Кислородно-пропановая резка металла. Резак кислородно-пропановый Как резать газовым резаком

На протяжении долгих лет человечество использует металлические изделия. Некоторые из них требуют предварительной резки для последующего применения небольших кусочков.

Одним из способов разделки металла является газовая резка. Технология этого способа обладает своими особенностями и используемым оборудованием.

Газорезка металла раньше пользовалась широкой популярностью в ремонтных работах. Этот метод разделки являлся основным.

Распространение применения этого метода обосновано рядом особенностей:

• Расширяет возможности резки заготовок большой толщины;
• Не требует питания от электросети;
• Высокая производительность;
• Возможность выполнения сложных операций;
• Ручной и автоматический режим работы.

Этот способ позволяет обрабатывать углеродистые и легированные стали, титановые сплавы, изделия из латуни, чугуна, свинца, бронзы, алюминия.

Газовую резку можно классифицировать на категории применительно к характеру реза:

1. Разделительная - характеризуется выполнением сквозного реза, который делит заготовку на требуемое число деталей;
2. Поверхностная - предполагает снятие поверхностного слоя заготовки, образуя необходимые каналы, шлицы и иные конструктивные участки;
3. Резка копьем - подразумевает прожиг обрабатываемой поверхности для получения проемов или глухих отверстий.

Таким образом, метод позволяет заготавливать многообразные металлические детали, производить сварку труб разного диаметра.

Технологические этапы

Технология газовой резки металла состоит из таких шагов:

1. Разогревание металлической заготовки при помощи нагревателя до температуры 1100°С;
2. Введение потока кислорода в зону обработки;
3. При соприкосновении кислорода с металлической поверхностью возникает воспламенение;
4. Под влиянием воспламенения заготовка начинает «сгорать», образуя нужный результат обработки.

Разогревание заготовки происходит под действием смеси горючего газа и технического кислорода.

В качестве горючего газа применяется пропан-бутановый состав, ацетилен, природный, пиролизный или коксовый газ. Наиболее популярными считаются ацетиленовый и пропан-бутановый состав.

В процессе воспламенения идет реакция образования окислов. Они выдуваются из рабочей зоны потоком кислорода. Окисление металла происходит только на участках действия кислородного потока, что исключает попадание продуктов реакции внутрь металла. Для непрерывности процесса резки требуется обеспечение струи подогревающего состава перед струей кислорода.

Следует учитывать, что температура плавления обрабатываемого металла должна быть больше величины температуры воспламенения в кислороде. Иначе не произойдет сгорания металла.

А также показатель плавления образующихся окислов должен быть ниже соответствующих показателей для металла. Это обосновано тем, что в противном случае возникшие продукты не уйдут из рабочей зоны, а останутся на поверхности заготовки. При выборе заготовки требуется ориентироваться на теплопроводность металла. Чем она ниже, тем легче произойдет воспламенение.

Резак — устройство для резки

Смену этапов процесса резки обеспечивает специальное оборудование. Оно подразумевает соответствующую устойчивую конструкцию для стабильности и безопасности проводимых операций. Одним из главных компонентов выступает газовый резак. Также есть насадки для сварки и плавки, применяемые в комплекте с данным оборудованием.

Резка предполагает точность дозировки и соединения газовой смеси с кислородом. А также это устройство обеспечивает получение разогревающего пламени и введение кислорода в зону работы.

Известными резаками считаются устройства инжекторного вида, работающие со сталью толщиной до 30 см. Этот резак соединяет режущий и подогревающий блок. Блок подогревания включает в себя вентили, ответственные за подачу газовой смеси и кислорода. А также в нем присутствуют инжекторная ячейка, камера смешения, трубка для подачи, мундштук наружного вида.

Режущий блок образован трубой вывода режущей струи кислорода, регулирующим вентилем, мундштуком внутреннего типа.

Газовая смесь и кислород движутся в резак посредством разных входов. Кислород движется в инжектор и мундштук для создания режущей струи. После инжектора кислород подается в камеру смешения, куда также направляется газ через свой входной проем.

После смешения состав оказывается в мундштуке, ответственном за образование разогревающего пламени. Вентили позволяют производить изменение потоков.

Резаки можно разделить по области употребления на:

1. Ручные - используются для ручной резки;
2. Машинные - находят применение на резочных станках и машинах.

Существуют еще безинжекторные резаки и инструменты для подачи разных по составу горючих смесей:

• Ацетиленовые;
• Пропановые, бутановые и пропан-бутановые;
• Универсальные;
• Резаки для природного газа;
• Резаки для керосина - имеют испарительный блок для изготовления паров бензина, керосина и бензин-керосиновой смеси.

При начале пользования любого резака сначала проверяется его исправность. Потом устройство продувается кислородом.

Применяемое оборудование

Резка металла при помощи газа подразумевает использование многих основных и дополнительных приборов. Кроме резака газорезательное оборудование, состоит из:

• Редуктор - употребляется в целях снижения давления направляемого газа до необходимой величины. На нем располагаются два манометра для измерений на входном и выходном участке.
• Инструмент изменения давления.
• Баллоны для газа и кислорода.
• Шланги соединительные.

Редуктор обеспечивает регулировку давления и автоматическое поддержание достигнутой величины в постоянном значении. Редуктор может быть образован одной или двумя камерами. Если присутствуют две камеры, то прибор редко замерзает, что отражается на надежности и последовательности операций.

Баллоны изготавливаются из стали. Объем составляет 0,4-55 дм3. Они оснащены запорным вентилем. В зависимости от находящегося состава (кислород или газ) предусмотрены вентили различной конструкции. Применительно к составу, находящемуся внутри баллона, разработаны цветовые различия и надписи.

В случае резки с применением специальных машин подразумевается стационарное нахождение оборудования. При этом применяются вспомогательные устройства:

• Стол для резки;
• Механизм для отвода образующихся шлаков и обрезей;
• Система перемещения обрабатываемой заготовки;
• Вентиляционная система.

Кроме этого предусмотрены иные газоразборные и рабочие посты.

Оборудование для резки металла в широких масштабах включает компонентные составляющие:

• Несущая часть;
• Резак (может быть один или несколько);
• Приводное приспособление;
• Пульт управления.

На больших производственных предприятиях часто используются переносные резочные станки. Принцип их работы не отличается от стационарных устройств.

Кислородная резка - процесс сгорания металлов и их сплавов в струе технически чистого кислорода. Для этого металл вдоль линии предполагаемого разреза предварительно нагревают до температуры его воспламенения в кислороде. Таким образом, весь процесс можно подразделить на стадию подогрева ацетиленовым пламенем (или пламенем других газов) и стадию резки металла струей кислорода, во время которой происходит сгорание металла, а образовавшиеся оксиды выдуваются из участка разреза. Такая резка носит еще одно название - разделительная (рис. 124). Она предназначена для раскроя листов металла, разделки кромок под сварку, вырезки заготовок различной формы и других работ, связанных с разрезанием металла на части. Однако вышеописанную резку можно применять и для разделки канавок, удаления поверхностного слоя металла и устранения поверхностных дефектов. В этом случае резка будет называться поверхностной (рис. 125).

Рис. 124.

Рис. 125.

Классификация резаков и установок для ручной резки

Такой инструмент, как кислородный резак, удобно совмещает все стадии резки и предназначен для правильного смешивания горючих газов или паров жидкости с кислородом, образования подогревающего пламени и подачи струи чистого кислорода в зону резки. Резаки классифицируют по принципу смешения газов (инжекторные и безынжекторные), по назначению (универсальные, вставные и специальные), по применению (для ручной и машинной резки) и по виду резки (для разделительной и поверхностной резки). В настоящее время широко используются универсальные инжекторные ручные резаки для разделительной резки, схема строения которых представлена на рисунке 126.

Рис. 126. :
1, 2 - ниппели, 3, 4 - кислородные трубки, 5 - наружный мундштук, 6 - инжектор, 7 - смесительная камера, 8 - внутренний мундштук

За образец взят резак средней мощности Р2А-01, применяемый для ручной резки низкоуглеродистой и низколегированной стали толщиной до 200 мм. Принцип действия горелки заключается в следующем. Ацетилен подается по шлангу к ниппелю 1, а кислород - к ниппелю 2. От ниппеля 2 кислород идет по двум направлениям. Одна часть кислорода, как и в обычных сварочных горелках, попадает в инжектор 6, а потом в смесительную камеру 7. В последней образуется горючая смесь кислорода с ацетиленом, который поступает через ниппель 1. Далее смесь идет по трубке, проходит через кольцевой зазор между наружным 5 и внутренним 8 мундштуками и образует подогревательное пламя. Остальная часть кислорода через трубки 3 и 4 продвигается к центральному отверстию внутреннего мундштука 8 и создает струю режущего кислорода.

В небольших мастерских сейчас используются специальные, универсальные и вставные резаки малой, средней и большой мощности. Специальные резаки марок РПА-2-72, РПК-2-72, РЗР-2, РК-02 могут разрезать металл толщиной от 200 до 800 мм. Резак РЗР-2 массой 5,5 кг в качестве горючего газа использует пропан-бутановую смесь, максимальный расход которой 7,5 м3/ч. Наибольший расход кислорода 114,5 м3/ч. Инструмент имеет сопло для смешивания кислорода и горючего газа. Давление горючего газа на входе в резак составляет не ниже 0,05 МПа (0,5 кгс/см2), а для контроля давления кислорода имеется манометр. Поступление горючего газа происходит от распределительных рамп или от цеховых магистралей. Если используется магистраль, то нужно иметь пропан-бутановую рампу на 3 баллона и кислородную рампу на 10 баллонов. РЗР-2 применяется для резки прибылей, поковок и отливок из низкоуглеродистых и низколегированных сталей; он способен резать металл толщиной до 800 мм.

Резак РК-02, или керосинорез, имеет обогреваемый подогревающим пламенем испаритель. В качестве горючего используется бензин или керосин (или их смесь). Это горючее поступает из шаровидного бачка БГ-02 объемом 8 л под давлением 0,3 МПа (3 кгс/см3). Бачок имеет предохранительный клапан и ручной насос. Российской промышленностью резак РК-02 производится в виде комплекта КЖГ-1 вместе с бачком БГ-02 для резки с использованием только жидкого горючего. Инструмент предназначен для разделительной ручной резки металлургического лома, листового металла, рельсов и скрапа толщиной до 200 мм.

Резаки РПК-2-72 и РПА-2-72 массой по 2,5 кг и длиной 13,5 см снабжены корпусом с внутренним и наружным мундштуками, рычагом пуска режущего кислорода и несколькими вентилями. С целью получения широкой и мягкой струи режущего кислорода диаметры выходных каналов в мундштуках и проходные сечения немного больше, чем в универсальных резаках. Универсальные резаки Р2А-01 и РЗП-01, соответственно средней и большой мощности, имеют достаточно большие диаметры каналов мундштуков, смесительной камеры и инжектора. Резак Р2А-01 предполагает использование ацетилена, а резак РЗП-01 - бутана, пропана и природного газа.

Установки для ручной резки

Установка УФР-5 предназначена для порошково-кислородной резки железобетона толщиной до 300 мм и работает на пропане или бутане в смеси с кислородом. В состав аппарата входит флюсоноситель на тележке, резак, крепление для баллонов и копьедержатель, предназначенный для фиксирования трубы, по которой поступает кислород. Флюс представляет собой смесь двух порошков: железного (75-85%) и алюминиевого (15-25%); причем воздух используется в качестве флюсо-несущего газа. Глубина отверстия, прожигаемого в железобетоне УФР-5, может составить 1,5 м.

Шарнирные установки АСШ («Огонек») и АСШ-В для кислородной резки имеют пантограф, позволяющий производить фигурную вырезку одновременно трех деталей небольших размеров при толщине материала от 5 до 100 мм при скорости резания до 1600 мм/мин. Масса этих установок около 350 кг, и они обеспечивают при использовании только одного резака первый класс точности.

127. :
а - вид спереди, б - вид сбоку; 1 - тележка, 2 - циклон, 3 - флюсопитатель, 4 - редуктор кислорода, 5 - резак, 6 - шланги

Установка УГПР по конструкции напоминает УФР-5, однако имеет некоторые особенности. Установка имеет универсальный резак Р2А-01 в блоке с механизмом подачи флюса, а также бачок флюсопитателя с редуктором ДКС-66, которые зафиксированы на тележке (рис. 127). В качестве флюса используется железный порошок ПЖ, который вдувается кислородом. Необходимо заметить, что УГПР смонтирована на базе установок УРХС-5 и УРХС-6.

Помимо упомянутых установок, имеются переносные машины для кислородной резки - «Гугарк», «Орбита-2» и «Спутник-3». Данные машины представляют собой самоходные тележки, перемещающиеся по разрезаемому металлу и оснащенные резаком. Последняя установка массой 18 кг предназначена для резки стальных труб диаметром от 190 до 1620 мм при толщине стенки от 5 до 75 мм со скоростью 100-900 мм/мин.

Кислородная резка

Нужно сразу заметить, что данной резке поддаются только те металлы, которые удовлетворяют следующим главным требованиям. Температура плавления металла должна быть больше температуры воспламенения его в кислороде. В противном случае металл будет только плавиться, но не будет сгорать. Например, низкоуглеродистая сталь имеет температуру воспламенения в кислороде 1300-1350 °С, а температуру плавления - около 1500 °С. Однако повышение количества углерода в стали будет сопровождаться увеличением температуры воспламенения в кислороде и уменьшением температуры плавления. В связи с этим резка стали с повышенным содержанием углерода и примесей становится проблематичной.

Температура плавления металла должна быть выше температуры плавления оксидов. Данное требование необходимо для того, чтобы образующиеся при резке оксиды легко выдувались кислородом и не мешали дальнейшему окислению и резке. Например, при резке алюминия образуются оксиды с температурой плавления приблизительно 2050 °С, а при резке хромистых сталей - оксиды с температурой плавления около 2000 °С. Совершенно очевидно, что эти оксиды покрывают поверхность металла и прекращают тем самым дальнейший процесс резки.

Теплопроводность металла должна быть как можно меньшей, ибо при большой теплопроводности сообщаемая металлу теплота быстро уходит из зоны резки и подогреть такой металл до температуры воспламенения будет трудно.

Количество выделяющейся при сгорании металла теплоты должно быть достаточно большим, так как эта теплота нагревает пограничные с зоной резки участки металла и тем самым обеспечивает непрерывность процесса резки. Так, например, при резке низкоуглеродистой стали 65-70% суммарного количества теплоты выделяется от сгорания металла в струе кислорода, остальные 30-35% составляет теплота от подогревающего пламени резака.

Возникшие при резке шлаки должны быть достаточно текучими и без труда выдуваться из разреза. Вязкие и тугоплавкие шлаки будут серьезно затруднять процесс резки. Перед началом резки нужно тщательно очистить поверхность разрезаемого металла от ржавчины, окалины, грязи и краски. Для их удаления необходимо медленно провести пламенем резака по поверхности металла вдоль предполагаемой линии разреза. При этом окалина отстает от металла, а краска и масло выгорают. После этого следует зачистить металлическую поверхность щеткой.

Необходимо заметить, что разные металлы в разной степени подвергаются кислородной резке. Низкоуглеродистые стали с содержанием углерода не более 0,3% режутся очень хорошо, тогда как среднеуглеродистые стали (с количеством углерода не выше 0,7%) режутся несколько хуже. Высокоуглеродистые стали режутся с большим трудом, а при содержании углерода свыше 1% резка неосуществима без добавки специальных флюсов. Высоколегированные стали газокислородной сварке не поддаются, для их резки нужно использовать плазменно-дуговую или кислородно-флюсовую резку, которой можно разрезать еще медь, латунь, бронзу. Для разделки алюминия и его сплавов применима плазменно-дуговая резка. Таким образом, после характеристики разрезаемости следует изучить особенности технологии резки разных металлов в зависимости от их толщины, вида разрезаемого профиля, химического состава и деформируемости в результате высокотемпературного воздействия.

Если толщина металла не достигает 300 мм, то достаточно нормального пламени. При толщине металла свыше 400 мм длину факела подогревающего пламени нужно увеличить за счет избытка притока ацетилена. Это позволит глубоко прогреть металл. Скорость резки играет большую роль в эффективности выполняемой работы. Скорость перемещения резака должна соответствовать скорости горения металла. Самым простым способом определения скорости будет являться характер выброса искр и шлака (рис. 128).

Рис. 128. :
а - медленная скорость резания; б - нормальная скорость резания; в - быстрая скорость резания

Если скорость движения резака правильная, то поток искр и шлака вырывается из разреза прямо вниз, а кромки получаются чистыми, без натеков и подплавлений. При малой скорости поток искр опережает резак, а кромки разреза оплавляются и покрываются натеками. При большой скорости сноп искр отстает от резака, а металл в нижней кромке не успевает сгорать, поэтому сквозное прорезание прекращается.

Производительность резки зависит и от правильного положения резака. Резка листовой стали толщиной до 50 мм выполняется следующим образом. В самом начале резки на край разрезаемого металла нужно направить подогревающее пламя для нагрева кромки до температуры оплавления. Потом мундштук резака нужно установить перпендикулярно к поверхности разрезаемого металла так, чтобы струя подогревающего пламени, а затем и режущего кислорода располагалась вдоль вертикальной грани металла. После прогрева металла до температуры воспламенения следует пустить струю режущего кислорода. Перемещать резак нужно лишь после того, как металл будет прорезан на всю его толщину в самом начале линии резания.

Чтобы не допустить отставания резки в нижних слоях металла, в конце процесса нужно сделать угол наклона резака в 20-30° в сторону, обратную его движению, а скорость движения инструмента уменьшить.

Рис. 129. :
а - начало резки; б - процесс резки

Рис. 130.

Рис. 131.

При работе с металлом большей толщины (100-200 мм) угол наклона следует уменьшить до 10-15°. Предварительный подогрев до 300-400 °С позволит провести резку с повышенной скоростью. Положение резака в процессе работы показано на рисунке 129. Ширина и чистота разреза зависят от способа резки и толщины металла. Машинная резка дает меньшую ширину разреза и более чистые кромки, чем ручная резка. Чем толще разрезаемый металл, тем больше ширина разреза.

Если происходит разрезание заготовок круглого сечения, то в начале резки угол наклона резака нужно сделать большим, а затем постепенно уменьшать его в процессе работы вплоть до перпендикулярного положения резака (рис. 130). Следует заметить, что при вырезке фигурных деталей положение резака по отношению к поверхности металла должно быть строго перпендикулярно. При резке нескольких листов металла их необходимо закрепить в пакет, чтобы сделать процесс производительным. Кромки листов в месте начала резки нужно сложить так, как это продемонстрировано на рисунке 131.

Прожигание отверстий имеет ряд особенностей. При толщине металла до 20 мм сначала нужно выполнить подогревание до требуемой температуры, затем подогревающее пламя необходимо выключить, а режущий кислород пустить плавным открытием вентиля на резаке. От горячего металла кислород самовоспламеняется. Такой порядок действий позволяет предотвратить обратные удары пламени. При толщине металла 20-50 мм лист или деталь нужно установить в вертикальном или наклонном положении для того, чтобы сток шлаковых образований происходил незамедлительно. При этом первоначальное отверстие высверливается на небольшую глубину. Далее ход работы такой же, как и в предыдущем случае.

Мундштук при работе следует держать от поверхности металла на определенном расстоянии. Для этого можно использовать тележку или другие приспособления, которые крепятся к головке резака. При резке металла толщиной до 100 мм расстояние между поверхностью металла и торцом мундштука должно быть на 2-3 мм больше длины ядра пламени. При разрезании металла толщиной свыше 100 мм и при резке, выполняемой на газах-заменителях ацетилена, расстояние следует увеличить на 30-40% для предотвращения перегрева мундштука. Номера мундштуков (внутренних и наружных) необходимо выбирать в зависимости от толщины металла.

Таким образом, ручная резка может быть успешной только тогда, когда работающий соблюдает рекомендуемый угол наклона резака, точно определил место начала резки, тщательно выбрал номера мундштуков и горючий газ.

Рис. 132. :
а - скоростная резка; б - резка на роликах

Резку труб можно производить с использованием ацетилена и его заменителей. При осуществлении резки трубу можно вращать роликами, как это показано на рисунке 132. На данном рисунке приведено и правильное положение резака, при котором участок взаимодействия металла с кислородом резко увеличивается, а образующийся в процессе работы шлак нагревает пограничные зоны трубы. Это, в свою очередь, очень улучшает условия резки металла. Вместе с тем такое положение резака удлиняет сроки предварительного подогрева металла до температуры воспламенения до 60-70 с. Чтобы сократить время нагрева, нужно сразу же ввести в участок разрезания стальной пруток или железный порошок. Тогда скорость резки труб с толщиной стенки до 12 мм и диаметром 300-1020 мм составит 1,5-2 м/мин.

При резке отливок и поковок толщиной 300-800 мм можно воспользоваться ручным резаком типа РЗР-2, которому в начале резки нужно придать перпендикулярное по отношению к разрезаемой поверхности положение (или под углом в 5° в сторону, противоположную движению). Затем следует насквозь прорезать металл в месте начала линии разреза после предварительного подогрева. Далее надо начать перемещение инструмента под тем же углом, а к концу реза нужно сделать угол наклона инструмента в 10-15° в сторону, обратную движению, и уменьшить скорость движения. Это необходимо для окончательного прорезания конечного участка.

Деформация при резке и борьба с ней . Неравномерный нагрев и охлаждение деталей или заготовок в процессе резки приводит к возникновению остаточных напряжений в металле и деформации. Чтобы этого не произошло, нужно выполнять при работе нижеперечисленные практические рекомендации:

• перед началом работы следует провести отпуск;
• резку начинать всегда с наибольшей по длине кромки, а заканчивать на короткой кромке;
• сначала вырезать мелкие детали, а потом крупные;
• скорость резки должна быть предельно высокой, чтобы кромки металла сильно не разогревались;
• вырезка отверстий должна проводиться раньше других работ;
• в процессе работы осуществлять охлаждение металла водой;
• прежде нужно выполнять зигзагообразные разрезы, а потом прямые;
• перед работой листы металла нужно надежно закреплять для предупреждения их смещения под влиянием остаточных напряжений;
• при наличии перемычек их ликвидируют после окончания работ по резке.

Ручная резка металлов большой толщины (300-700 мм) осуществляется резаком типа РЗР-2, который дает науглероживающее пламя требуемой величины. Инструмент в начале резки должен иметь наклон в сторону движения в 2-3° по отношению к плоскости торца, а в конце процесса - 2-3° в сторону, противоположную направлению движения (рис. 133).

Рис. 133. :
а - перед началом резки; б - перед окончанием резки

Кислородно-флюсовая резка

Цветные металлы и их сплавы, чугуны, нержавеющие хромистые и хромоникелевые стали невозможно разрезать обычной газокислородной резкой. Для этого надо использовать плазменно-дуговую, а лучше кислородно-флюсовую резку. Сущность последней состоит в том, что в зону резания с помощью специальной аппаратуры непрерывно поступает порошкообразный флюс совместно с режущим кислородом. Флюс сгорает и расплавляет образующиеся тугоплавкие оксиды. Кроме того, флюс переводит оксиды в жидкотекучие шлаки, легко вытекающие из места разреза. Данная резка применяется, главным образом, для работы с чугуном и высоколегированными сталями толщиной до 70 мм.

В качестве флюса применяется мелкогранулированный железный порошок марки ПЖ5М (ГОСТ 9849-74) с размерами частиц от 0,07 до 0,16 мм (используется для резки чугуна и меди). Для резки нержавеющих сталей к указанному порошку добавляют 10-12% алюминиевого порошка марки АПВ. Можно использовать и алюминиево-магниевый порошок (60-80%) в смеси с ферросилицием (20-40%). При резке хромистых и хромоникелевых сталей используется железный порошок ПЖ5М с добавкой 25-50% окалины. При резке чугуна можно добавить к этому порошку 30-35% доменного феррофосфора. Смесь железного порошка с алюминиевым порошком (15-20%) и феррофосфором (10-15%) применяется при резке меди и ее сплавов.

Данная резка осуществляется установкой УРХС-5, состоящей из резака и флюсопитателя. Установка может разрезать ручным или машинным способом высоколегированные хромоникелевые и хромистые стали толщиной 10-200 мм при скорости резания 230-760 мм/мин. На 1 м разреза расход кислорода составляет 0,20-2,75 м3, ацетилена - 0,017-0,130 м3 и флюса - 0,20-1,3 кг. Чугун толщиной 50 мм режется со скоростью 70-100 мм/мин при расходе на 1 м разреза 2-4 м3 кислорода, 0,16-0,25 м3 ацетилена и 3,5-6 кг флюса. При резке сплавов меди получают приблизительно такие же параметры.

Следует учитывать, что мощность подогревающего пламени нужно повысить на 15-25% по сравнению с обычной газовой резкой, так как определенная часть теплоты этого пламени будет уходить на нагревание флюса. Пламя должно быть нормальным или с незначительным избытком ацетилена. От торца мундштука резака до поверхности металла должно быть расстояние в 15-25 мм. При малом расстоянии возможны хлопки и обратные удары пламени из-за отскакивания частиц флюса от поверхности и попадания их в сопло резака. Кроме того, может быть перегрев мундштука и вследствие этого нарушение процесса резки. Угол наклона инструмента следует сделать в 1-10° в сторону, обратную направлению резки. Для облегчения процесса резки сплавы меди нужно предварительно подогревать до 200-50 °С, а хромистые и хромоникелевые стали - до 300-400 °С.

На практике довольно часто производится резка бетона и железобетона. Она выполняется 2 способами: кислородно-копьевой и порошково-копьевой резками. Кислородно-копьевая резка очень хорошо прожигает отверстия в бетоне. Она позволяет получить отверстия глубиной до 4 м при диаметре до 1,2 м. Этой резкой можно с успехом прижигать отверстия в стальной заготовке. При данном способе используется стальная труба (копье), один конец которой разогревается до температуры оплавления и приставляется к поверхности бетона. Через копье продувается кислород, который, взаимодействуя с раскаленным торцом трубы, восстанавливается. При этом возникают жидкотекучие оксиды железа, реагирующие с бетоном и превращающиеся в шлаки, которые затем легко выдуваются. Продвигая трубу вперед, можно прожечь требуемое отверстие в бетоне.

В качестве копья можно использовать газовую тонкостенную трубу диаметром 10-20 мм, заполненную стальными прутками на 60-65% ее объема или обмотанную снаружи стальной проволокой диаметром 3-4 мм, а также цельнотянутую толстостенную трубу диаметром 20-35 мм. Проволока и прутки выполняют при такой резке ту же функцию, что и флюс при кислородно-флюсовой резке. Копье нагревается, как правило, угольным злектродом или горелкой.

Порошково-копьевая резка характеризуется тем, что при ней используется железо-алюминиевый порошок в соотношении 85: 25. Как и флюс, этот порошок вдувается струей кислорода в зону резания. Параметры выполняемой работы при этом могут быть следующими. Так, например, при прожигании отверстия диаметром 50 мм и глубиной 500 мм, скорость продвижения составит 120-160 мм/мин при давлении кислорода 0,7 МПа, расходе порошка 30 кг/ч и расходе копья (трубы) 4 мм на каждый метр длины отверстия. При глубине отверстия 1,5 м и том же диаметре скорость углубления уменьшится до 40-70 мм/мин при давлении кислорода 1,0-1,2 МПа, расходе флюса 30 кг/ч и расходе копья 6 мм на 1 м длины отверстия.

Поверхностная резка - разновидность кислородной резки. Она предназначена для вырезания на поверхности металла рельефа в виде одной или нескольких, раздельных или совмещенных канавок. В сварочных работах эта резка часто используется для вырезки дефектных участков швов. При данной резке источником нагрева металла будет являться и пламя резака, и расплавленный шлак, который при своем растекании подогревает глубоколежащие слои металла. Для этого вида работ хорошо подходят резаки типа РПА и РПК. Режим резки и угол наклона инструмента играют важную роль в эффективности поверхностной резки.

На начальном этапе нужно прогреть область разреза до температуры воспламенения. Резак следует располагать при этом под углом 70-80° к поверхности металла. Перед подачей режущего кислорода инструменту необходимо придать наклонное положение под углом 15-45°. В процессе резки возникает очаговое горение металла; тем самым обеспечивается эффективная зачистка металлической поверхности, в том числе и за счет равномерного продвижения инструмента по линии намечаемого разреза. Положение резака при данном виде резки детально показано на рисунке 134.

Рис. 134. :
1 - мундштук; 2 - шлак; 3 - канавка

Ширина и глубина канавки уменьшаются при увеличении скорости резки. Кроме того, глубина канавки становится меньше, когда уменьшается угол наклона мундштука инструмента и при падении давления режущего кислорода. Ширина канавки зависит от диаметра струи кислорода. Во время поверхностной резки нужно сделать ширину канавки в 5-6 раз больше ее глубины, чтобы предупредить возникновение закатов на поверхности. Если необходимо зачистить многочисленные дефекты на большой площади, то в этом случае следует произвести резку «елочкой» за один или несколько проходов с использованием колебательных движений резака.

Особенности воздушно-дуговой резки

Воздушно-дуговая резка является одной из разновидностей разделительной резки и основана на выплавлении металла из участка резания теплотой электрической дуги, возбуждаемой между разрезаемым металлом и электродом. При этом струя сжатого воздуха непрерывно удаляет расплавленный металл из полости разреза. Этот вид резки нашел широкое применение при строительно-монтажных работах для грубой разделки металла толщиной до 30 мм, но только в том случае, если не нужно высокого качества, так как ширина разреза будет в 2-3 раза шире, чем при кислородной резке. Данную резку выполняют и для выплавки дефектных участков швов, устранения литников, обработки отливок и для зачистки поверхностей. Скорость такой резки при толщине металла 15 мм не превышает 120-150 мм/мин. Расход электрода составляет 1,0-1,5 кг на 1 м разрезаемого металла. Схема устройства резака для воздушно-дуговой резки приведена на рисунке 135. Он имеет клапанное воздушно-пусковое устройство и сопло для подачи сжатого воздуха в участок разрезания. Ток и воздух поступают через комбинированный кабель-шланг.

Рис. 135. :
1 - трубка подачи воздуха; 2 - подача электродной проволоки; - корпус резака; 4 - дуга; 5 - сопло подачи сжатого воздуха в зону горения; 6 - заготовка; 7 - выплавленный участок заготовки

Электроды для воздушно-дуговой резки представлены в виде угольных, графитовых, графитированных цилиндрических стержней или пластин длиной от 250 до 350 мм. Омедненные электроды намного лучше остальных, так как они меньше подвержены окислению. В настоящее время на практике широко используются 2 вида резаков: РВДм-315 и РВДл-1200. Первый аппарат рассчитан на ток 315 А, а расход воздуха составляет 20 м3/ч. РВДм-315 имеет массу 0,8 кг и широкий спектр применения. Диаметр электрода у этого аппарата составляет 6-10 мм. РВДл-1200 использует ток силой 1200 А при расходе воздуха 35 м3/ч. Данным аппаратом можно исправлять литейные заготовки, пользуясь при этом электродами с диаметром не менее 15-25 мм. Масса аппарата 1,6 кг. Воздух поступает под давлением 0,4-0,6 МПа либо от компрессора производительностью 20-30 м3/ч и более, либо от воздушной магистрали. При этом надо обязательно использовать масловлагоотделители, так как воздух должен быть чистым.

Для указанного вида резки можно использовать как постоянный, так и переменный ток. Источниками постоянного тока могут выступать сварочные преобразователи или однопостовые и многопостовые выпрямители. В качестве источников переменного тока могут использоваться трансформаторы с низким напряжением и четкой вольт-амперной характеристикой холостого хода.

Техника безопасности при газосварочных и газорезочных работах

При данных видах работ возможны следующие виды травматизма: поражение электрическим током, ожоги от капель металла и шлака, поражение глаз и поверхности кожи излучением электрической дуги, ушибы и ранения от взрывов баллонов сжатого газа и при сварке сосудов из-под горючих веществ, отравление вредными газами, пылью и испарениями, выделяющимися при сварке. Для защиты от поражения электрическим током нужно соблюдать следующие условия.

Корпуса источников питания дуги, свариваемые изделия и сварочное вспомогательное оборудование должны быть надежно заземлены медным проводом, один конец которого присоединяют либо к металлическому прутку, вбитому в землю, либо к общей заземляющей поверхности, а второй конец присоединяют к корпусу источника питания дуги, а именно к специальному болту с надписью «Земля».

Заземление переносных источников питания осуществляют до момента включения их в электрическую сеть, а снятие заземления - только лишь после отключения от сети. Подключение источников сварочного тока к сети предполагает обязательное использование настенных ящиков с рубильниками, зажимами и предохранителями. Длина проводов сетевого питания не должна превышать более 10 м. Провод нужно подвешивать на высоте 2,5-3 м. Вводы и выводы должны быть оборудованы воронками или втулками, которые предохраняют провода от перегибов, а изоляцию - от порчи. Подключать и отключать электросварочное оборудование, а также наблюдать за их исправным состоянием в ходе эксплуатации обязаны электрики. Сварщикам подобные работы выполнять запрещается.

Нельзя использовать провода с поврежденной и ветхой изоляцией. Изоляция должна соответствовать силе применяемого тока. При наружных работах сварочное оборудование должно находиться под навесом с целью защиты от снега и дождя. При отсутствии этих условий сварка не допускается. Обязательно следует использовать резиновый коврик, галоши и резиновый шлем, а также наколенники и подлокотники, подшитые войлоком, при сварке внутренних швов котлов, труб, резервуаров и других закрытых, а тем более сложных конструкций. Все электросварочное оборудование нужно оснастить устройствами (АСН-1, АСН-30 или АСТ-500) автоматического отключения напряжения холостого хода или его ограничения до безопасной величины.

При поражении электрическим током пострадавшему нужно оказать помощь: прежде всего освободить его от электропроводов, обеспечить доступ свежего воздуха, а при потере сознания как можно скорее сделать искусственное дыхание и вызвать «скорую помощь». Для защиты от брызг металла и шлака нужно применять спецодежду, а лицо закрывать щитком, маской или шлемом. Нужно заметить, что при сварке горизонтальных, потолочных и вертикальных швов нужно надевать брезентовые нарукавники и плотно завязывать их поверх рукавов. Спецодежда сварщика состоит из брезентового костюма, брезентовых рукавиц и кожаной или валяной обуви. Брюки должны быть без отворотов, гладкими, с напуском поверх ботинок или валенок. Рукавицы также должны иметь напуск на рукава и завязываться тесьмой.

Для защиты глаз и кожи лица от излучения электрической дуги также следует использовать маску, щиток или шлем, так как яркость световых лучей сильно превышает допустимую для человеческого глаза норму и производит ослепляющее действие. Излучение невидимых ультрафиолетовых лучей при горении сварочной дуги способно вызвать в течение нескольких секунд заболевание глаз под названием электрофтальмия, которое характеризуется острой болью, слезотечением, спазмами век, резью в глазах. От этих лучей на коже при длительном их воздействии может появиться ожог. Инфракрасный спектр излучения при горении может вызвать помутнение хрусталиков глаза (катаракту) и ожоги лица. Однако указанные средства защиты имеют смотровое отверстие, снабженное светофильтром, который уменьшает яркость световых лучей дуги и, кроме того, задерживает инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Снаружи для защиты от брызг металла светофильтр защищен простым прозрачным стеклом.

Предотвращение опасности взрыва. Взрыв может возникнуть при неправильном хранении, транспортировке и использовании баллонов со сжатыми газами, а также при сварочных работах в различных емкостях без предварительной аккуратной очистки их от остатков горючих веществ. Категорически запрещается устанавливать баллоны вблизи нагревательных приборов или под солнечными лучами. Баллоны на рабочем месте должны быть хорошо укреплены в вертикальном положении, исключающем любую возможность ударов и падений. Ни в коем случае нельзя отогревать открытым пламенем редуктор баллона с углекислотой и в любых баллонах со сжатым газом. Отогревание можно производить только тряпками, смоченными горячей водой.

К эксплуатации должны допускаться только прошедшие освидетельствование и исправные баллоны. Транспортировка баллонов может осуществляться на специальных носилках или на подрессорных колясках. Для этого на баллоны навертывают предохранительные колпаки и кладут их на деревянные подкладки с гнездами, обитыми войлоком. Нужно всегда помнить о том, что совместная транспортировка кислородных и ацетиленовых баллонов запрещается.

При работе баллон фиксируют в вертикальном положении с помощью хомутика на расстоянии не менее 5 м от места сварки. Перед началом работы выходное отверстие баллона нужно продуть. Расходование газа необходимо осуществлять до остаточного давления кислорода не меньше 0,05 МПа, а ацетилена 0,05-0,1 МПа. По завершении работы следует тщательно закрыть вентиль баллона, из редуктора и шлангов выпустить газ, потом снять редуктор, зафиксировать на штуцере заглушку и навернуть колпак на вентиль. Следует также своевременно освидетельствовать баллоны (1 раз в 5 лет) и пористую массу ацетиленовых баллонов (1 раз в год).

Категорически запрещается хранить смазочные материалы и замасленную ветошь рядом с кислородными баллонами. Емкости из-под нефтепродуктов нужно перед сваркой промыть 2-3 раза горячим 10%-ным раствором щелочи, а затем продуть паром или воздухом для удаления запаха. Тщательную продувку нужно производить и перед сваркой газопроводов.

Защита от отравлений вредными газами, пылью и испарениями. Загрязнение воздуха указанными факторами происходит особенно сильно при работе электродами с качественным покрытием. В то же время количество пыли и газов значительно меньше при автоматической сварке, чем при ручной. Сварочная пыль является по своим физическим свойствам аэрозолью, состоящей из взвеси частиц минералов и оксидов металлов в газовой среде. Основные компоненты пыли - оксиды железа (до 70%), хрома, марганца, кремния, а также фтористые соединения. Для организма наиболее вредны соединения фтора, марганца и хрома. Из газов, выделяемых при сварке в рабочих помещениях, наиболее токсичными являются оксиды углерода, азота, фтористый водород и другие. Поэтому для удаления пыли и вредных газов из зоны сварки и для подачи чистого воздуха нужно организовать общую и местную вентиляцию. Общую вентиляцию нужно сделать приточно-вытяжной, тогда как местная вентиляция должна быть с верхним, нижним и боковым отсосом, обеспечивающим удаление пыли и газов непосредственно из зоны сварки. Категорически запрещается работать в замкнутых емкостях без вентиляции, которая заключается в подаче по шлангу свежего воздуха в зону работы сварщика. Количество подаваемого воздуха должно составлять не менее 30 м3/ч.

При ручной дуговой сварке электродами с качественными покрытиями объем вентиляции должен составлять 4000-6000 м3 на 1 кг расхода электродов, при сварке в углекислом газе - до 1000 м3 на 1 кг расплавляемой проволоки, а при автоматической сварке под флюсом - приблизительно 200 м3. Разрешается пользоваться естественной вентиляцией в том случае, если часовой расход электродов менее 0,2 кг на 1 м3 помещения. Кроме этого, при эксплуатации газосварочного (резочного) оборудования нужно выполнять следующие требования.

Перед проведением сварочных работ нужно тщательно ознакомиться с инструкциями по правилам пользования и техническими характеристиками различного оборудования (горелки, емкости, редукторы, шланги). В том случае, если вы не располагаете достаточным для проведения указанных работ объемом практических знаний, то необходимо проконсультироваться у специалистов (можно у рабочего-газосварщика).

Новое оборудование нужно эксплуатировать только в течение гарантийного срока, который обеспечивает безопасность работ. Необходимо аккуратно выполнять повторные испытания, наладку и регулировку аппаратуры в те сроки, которые указаны в техническом паспорте. Причем испытания и ремонт могут проводить только специалисты. Запрещается производить сварочные работы и устанавливать оборудование около огнеопасных материалов. В период работы нельзя оставлять генератор без надзора, а также перемещать заряженный генератор. Подвижные ацетиленовые генераторы нужно устанавливать на расстоянии не менее 10 м от очагов огня. Эти генераторы необходимо монтировать строго вертикально и заправлять водой только до рекомендуемого уровня. Загружать генератор карбидом кальция нужно только той грануляции, которая записана в паспорте машины. После загрузки указанного вещества следует осуществить продувку генератора от остатков воздуха. Для предотвращения замерзания генератора необходимо удалить после работы воду. Если генератор все-таки замерз, то отогревать его можно только паром или ветошью, смоченной горячей водой, но не открытым пламенем. Ил нужно выгружать только лишь после окончательного разложения карбида и лишь в иловые ямы с надписью о запрещении курения.

Наличие, исправность и заправленность водяного затвора генератора - необходимое условие безопасности работы этой установки. Перед работой нужно обязательно установить в затворе через его смесительный кран уровень воды либо низкозамерзающей жидкости (30%-ный раствор хлористого кальция в воде или 60%-ный раствор этиленгликоля в воде), которая заправляется при температуре воздуха ниже 0 °С. В водяном затворе уровень жидкости нужно устанавливать на высоте контрольного крана. После сварочных работ затвор следует промыть водой. Водяной затвор нужно еженедельно проверять на герметичность, а через каждые 3 месяца разбирать для очистки и промывания; после сборки следует выяснить надежность уплотнения обратного клапана.

Карбид кальция следует хранить только в герметически закрытых барабанах, которые должны находиться в хорошо проветриваемых и сухих помещениях. При вскрытии барабана нельзя использовать стальное зубило и молоток для предупреждения образования искр, очень опасных для ацетилено-воздушных смесей. Разрешается вскрытие только специальным ножом, причем крышку предварительно покрывают маслом в месте разреза (можно просверлить отверстие, а потом произвести вырез ножницами). Нельзя использовать и медные инструменты, потому что ацетилен в условиях влажности может образовать с медью ацетиленовую медь, которая очень взрывоопасна даже при незначительных ударах.

Фиксация редуктора на баллоне должна осуществляться с осторожностью, чтобы не сорвать резьбу; крепление должно быть плотным. Кислородная подача в редуктор проводится только при совсем ослабленной регулировочной пружине редуктора, а вентиль нужно открывать медленно. При этом следят за тем, чтобы не было утечки кислорода. При выявлении какой-либо неисправности ее надо ликвидировать после предварительного закрытия вентиля баллона.

Газоподводящие шланги нужно герметично и плотно закрепить на ниппелях стяжными хомутиками. Контроль за исправностью газопроводов и шлангов должен проводиться постоянно. Категорически запрещается уменьшать давление кислорода на входе в резак ниже давления горючего в бачке; подсоединять более одной горелки к одному затвору; пользоваться резаком или горелкой, не снабженной обратным клапаном, который предохраняет шланг от проникновения в него пламени; перемещаться с работающей горелкой, а также оставлять без присмотра резак или горелку с зажженным пламенем.

Нельзя начинать сварочные работы при отсутствии противопожарного инвентаря (огнетушитель, бочки или ведра с водой, ящики с песком и лопата); курить в процессе работы с карбидом кальция, жидкими горючими веществами и с ацетиленовым генератором; использовать для обдувания одежды кислород, а также применять инструменты собственного изготовления.

Места проведения газопламенных работ должны быть хорошо очищены от взрывоопасных и легковоспламеняющихся веществ на расстоянии 30 м. Сами работы нужно проводить на расстоянии не менее 1,5 м от газоразборных постов и газопроводов, 5 м - от бачков с жидким горючим и баллонов, 10 м - от передвижных генераторов. Если пламя и искры направлены в сторону источников питания, то для их защиты следует воспользоваться металлическими ширмами. В сосудах и резервуарах газопламенные работы нужно выполнять в асбестовой или брезентовой одежде; работающий в сосуде должен быть снабжен страховочным канатом, предохранительным поясом, средствами индивидуальной защиты с притоком чистого воздуха.

Итак, газовая резка металла является сейчас самой популярной. Почему?

Потому что выполняется она крайне просто, не нужно при этом использовать никаких фазо-инверторов (как в электрическом резаке), не приходится соблюдать обязательные норма помещения (наличие центрального кабеля заземления).

Да и практически все газовые резаки являются мобильными, то есть, их можно транспортировать обычным транспортом.

При резке, газовый резак использует два газа – непосредственно кислород, при помощи которого и выполняется процесс разделения металла, а также подогреватель, в качестве которого чаще всего выступает пропан или ацетилен.

Нагреватель разогревает поверхность, которую планируется разрезать, до температуры в 1000-1200 градусов, после чего – подается струя кислорода. От соприкосновения об нагретую поверхность, струя воспламеняется.

Получается – горящая струя, которая легко разрезает металл. При этом, самое главное – это соблюдать беспрерывную подачу кислорода.

Если будет прерывание, то пламя попросту может погаснуть, после чего снова придется проводить разогрев поверхности.

Стандартная кислородная резка металла выполняется при помощи резака Р1-01П. Он наилучшим образом подходит для работы с каленной сталью, в том числе – и с чугуном!

В качестве сварочного аппарата данный резак — не используется.

Зато он подходит для точного разрезания трубы – для этого используется специальная шарнирная накладка РФ7, которая изготавливается из стали, но покрывается слоем вольфрама.

Кстати, в последнее время и резка металлов выполняется еще при помощи соединения ацетилена и пропана. Но такое оборудование используется исключительно для работы с металлами повышенной прочности (к примеру, сталь для копулировочных ножей).

Оборудование, которое поддерживает работу с таким газом, стоит не дешево! Так что о нем говорить особо не будем…

Современная технология газовой резки металла несколько отличается от той, которая описана выше. К примеру, для работы с «легкими металлами» температуры в 1000 градусов за Цельсием и выше могут попросту разрушить металл, с которым вы работаете (расплавить и испарить).

В этих случаях сама резка производится с одновременным подогревом. Наконечник газового резака имеет форму пирамиды с 3 соплами.

Через два боковых подается подогревающая смесь, ну а по центру монтируется тонкое сопло для подачи кислорода под высоким давлением.

В современных резаках, кислород подается под давлением в 12 атмосфер! Проще говоря – под струей воздуха можно повредить даже кожу (имеется в виду не зажженная струя).

Флюс, который образовывается при такой резке, либо выбрасывается подогревающем пламенем в стороны, либо прожигается непосредственно через весь металл (если выполняется сквозная резка).

Не забывайте, что резка металла газом имеет большое преимущество перед электрической. Какое?

Не создается «рваного» шва. А если дополнительно использовать накладки (трафаретки, как их называют профессиональные сварщики), то шов резки получается очень аккуратным!

Но учитывайте, что резка металла кислородом не подразумевает использовать металлы, которые плавятся при температуре ниже 600 градусов за Цельсием. В этом случае будет выполняться простое удаление верхнего слоя металла, а не его резка.

Стандартная технология кислородной резки металла подразумевает использовать направляющий резак, которым управляет оператор. Подача газа регулируется при помощи двух вентилей (в некоторых моделях – одним общим).

Сама рукоятка резака имеет две трубки, которые как раз и встраиваются в ручку. Первая рукоятка подает топливо для нагревателя, вторая (как правило — центральная) – подает кислород. То есть, к главному соплу подводятся аж 3 трубки!

Через две подается пропан, через третью – кислород. В более старых моделях резаков использовалось два наконечника, которые работали аналогичным образом.

Какой расход газа при резке металла? Это зависит от температуры, до которой разогревается сам металл при работе.

В стандартном резаке Р1-01 за один час работы в среднем расходуется порядка 10 кубических метров кислорода и 0,7 кубических метров ацетилена (при использовании пропана – 1 метр кубический топлива).

А вот в резаке Р2-01 расход значительно больше – 21 м3 кислорода и 1,2 – ацетилена! Расход подогревателя зависит от температуры нагрева и плоскости, которая разрезается.

В «старших» резаках также используется так называемое направление сопел, которое т.акже частично влияет на расход (чем ближе к струе кислорода, тем приходится подавать большую струю).

Оборудование для газовой резки

Итак, в России, еще со времен СССР самым распространенным считался резак Р1-01. Он является ручным с инжекторным соплом, что дает струю под высоким давлением, которая и режет металл «как горячий нож масло».

Более мощные модели – это Р2-01 и Р3-01П. Их основное отличие – это размер сопла, рабочее давление кислорода в системе, рабочее давление подачи нагревательной смеси.

Также существуют автономные столы – это газовое оборудование для резки металла в автоматическом режиме, которое производится без участия оператора.

Управление таким столом является чисельно-программным. То есть, человек просто задает параметры резки.

Такое оборудование для кислородной резки металла используется исключительно на листовых металлах, где выполняется либо ровная резка, либо дуговая.

Стоит отметить, что моделей данных столов – огромное количество, но практически все они являются аналогами АН-01, который был разработан Шепелевым еще в СССР!

Таковыми, к примеру, являются «Смена», «Орбита», «Secator», «Quicky-E». Во всех у них рабочая температура в диапазоне 1000-3200 градусов по Цельсию. Работают как с ацетиленовым, так и с пропановым нагревателем.

В моделях Quicky используется также смешанное – ацетиленово-пропановое нагревание. В этом случае, сопло используется только раздвоенное. То есть, на одно из них подается ацетилен, на второе – пропан.

Кстати, стоит отметить, что в такой резке нагревательная смесь поддается от центра (то есть, от кислородной струи).

Также еще отмечаются так называемые стационарные резаки для газовой резки металла.

От мобильной они отличаются, не сложно догадаться, тем, что они встраиваются в специальную нишу-станок, которую как раз и может двигать оператор устройства.

Такие резаки являются более удобными для работы, но стоят весьма дорого. Зато их режущей мощности более чем достаточно для того, чтобы разрезать толстый слой высокопрочного металла!

Это стало возможным из-за того, что в таких резаках используется дополнительный нагнетатель, при помощи которого что нагреватель, что кислородная струя подается под еще большим давлением.

Работает дополнительный компрессор на электричестве, к тому же – трехфазном (380 Вольт). Из-за этого он и не может быть мобильным! Используется такой резак исключительно на профессиональных предприятиях.

Портативный резак — Гугарк

Гугарк – это самый популярный представитель таких резаков.

Кстати, газовая горелка для резки металла также бывает двух видов – так называемая прямая и гнутая:

• Первая – это та, которую вы все привыкли видеть. Представляет из себя букву Г и работает при помощи операторского направления.
• Ну а вторая, прямая – это горелка типа сопло, которая используется на столах-резаках.

Стоит также отметить, что в прямых соплах используются спаренные наконечники для того, чтобы при движении не нарушить угол наклона сопла один к одному.

Кстати, учитывайте, что каждый из резаков имеет свой коэффициент работы и мощности с каждым металлом.

К примеру, при использовании стандартного Р1-01, чтобы разрезать медь, достаточно коэффициента 0,5 ацетилена, а вот для алюминия потребуется аж 0,7.

Больше всего, конечно же, уйдет на вольфрам – аж 1,4! При этом разогрев будет в районе 3800 градусов по Цельсию (используйте при этом только специализированные наконечники)!

Популярные на рынке услуги

Если вам необходимо произвести резку металла, то самый простой способ – нанять мастера или специалиста, который окажет вам необходимые услуги. Ведь не у каждого дома в гараже стоит резак с двумя баллонами кислорода и нагревателя.

Более того, работать с таким оборудованием очень опасно без опыта! Если не умеете, то лучше и не браться за это дело – доверьте работу профессионалам!

Ну а в среднем, цена газовой резки металла складывается из следующих показателей: металл, с которым необходимо будет как раз работать, используемый резак, толщина металла, качество и вид среза.

К примеру, обычная листовая резка является самой дешевой. Трубная резка – стоит гораздо дороже, так как при такой работе используются дополнительные накладки!

А вот резка в глубину – дорогостоящее удовольствие, так как при этом используется дорогостоящее оборудование.

Более того, если выполняется такая работа «на выезде», то это будет стоить очень дорого. Автомобили, которые могут перевозить станции резочные, необходимо дополнительно переоборудовать.

Кислородная резка металла — видео:

Ну а газовая резка листового металла может выполняться даже обычным газовым паяльником. Если вы используете алюминий или медь, то его должно быть вполне достаточно для такой работы.

В некоторых случаях, можно воспользоваться газовой сваркой. Вот только вместо углекислого газа подается пропан, ацетилен или бутилен (не каждая газовая сварка поддерживает использование такого газа, будьте внимательными)!

Самой дорогой листовой резкой металла является та, которая выполняется по заготовленному контуру резки. В этом случае используется станок ЧПУ, услуги которого как раз и оплачиваются не дешево!

Кстати, если вам необходимо выполнить не резку, а вырезание, то в некоторых случаях намного проще и дешевле будет использовать именно нож для резки металла, а не газовый резак. Более подробно по этому поводу вы можете узнать непосредственно у мастера, которому желаете доверить выполнение работы.

Сейчас многими предприятиями предлагается газовая резка металла с выездом.

Вот она, оценивается по следующим параметрам:

• металл, с которым необходимо будет работать;
• сложность выполнения работы;
• используемый резак.

Также учитывается, сколько работа будет требовать времени. В среднем, час работы мастера оплачивается примерно в 300 рублей. Вот заранее можете и подсчитать, во сколько вам обойдутся услуги по резке металла!

Ну и напоследок следует рассказать о тех случаях, когда выполняется некачественная работа. Очень часто многие используют вместо ацетилена – его дешевый аналог пропан или пропилен. Или же пользуются более дешевыми резаками, чем были ими же заявленные.

К примеру, вместо Р2-01 используется Р1-01 или тому подобное. Это, кстати, самая частая проблема! Отличить эти два резака между собой можно при помощи визуального осмотра.

У модели Р1-01 сдвоенное сопло с золотым креплением (золотистого цвета), а вот в Р2-01 – стальное крепление (имеет черный или медный оттенок).

Кстати, стоит резак Р1-01 не так уж и дорого, так что можете его даже приобрести! Средняя стоимость – в пределах 900-1000 рублей за штуку. Ну, конечно же, необходимо будет приобрести два баллона – с кислородом и нагревателем, ну и транспортный воз.

В среднем – весь комплект вам обойдется в 3000 рублей, не дороже. Его достаточно будет для 3 часов резки металла. Для домашних потребностей – это более, чем достаточно.

И при работе с газовым резаком, обязательно соблюдайте правила безопасности! А это – использование защитной маски, комбинезона и перчаток. Перчатки – обязательный элемент!

Одним из самых распространенных способов обработки металла является резка металла пропаном и кислородом. Она достаточна проста, не требует приобретения дорогостоящих станков, доступна для работ в так называемых полевых условиях.

Газовая резка металла — это процесс, когда кислород смешивается с пропаном (подходят и некоторые другие горючие газы, например, ацетилен) и подогревает поверхность, которую нужно разрезать, до температуры начала горения данного металла. Затем подается струя режущего кислорода и воспламеняется при контакте с нагретой поверхностью. Так происходит разделение.

Применение такого способа резки ограничено требованиями к обрабатываемому металлу.

Металл должен иметь температуру горения меньше, чем температура его плавления. Если не соблюдать это правило, расплавленный, но несгоревший металл тяжело удаляется из полости реза.

Оксиды, образующиеся в полости реза при воздействии режущего кислорода, должны иметь температуру плавления ниже, чем аналогичный параметр самого металла. Это также необходимо для облегчения удаления их из полости реза.

Высокий тепловой эффект образования окислов, т. к. при резке наибольшее количество теплоты образует именно окисление металла. Это нужно для нагревания участков металла, примыкающих к зоне резки, и обеспечения непрерывности процесса.

Низкая теплопроводность металла. При высоких значениях этого показателя теплота быстро уходит из области резки, и возникают трудности с подогреванием до температуры горения.

Подробные значения для этих параметров можно уточнить в справочниках. Как правило, их включают и в рефераты.

Исходя из этого, кислородно-пропановая резка и сварка металла может применяться для низкоуглеродистых и низколегированных сталей и титановых сплавов. Стали, содержащие больше 1% углерода, можно резать таким способом только при добавлении специальных порошкообразных флюсов. Они вдуваются в зону резки вместе с режущим кислородом. Сгорая, флюс выделяет недостающее тепло, а также образует оксиды, которые взаимодействуют с оксидами обрабатываемого металла и разжижают их, облегчая удаление. В качестве добавок во флюс используют порошок алюминия, кварцевый песок и др.

Не подходит резка газом для обработки чугуна по причине высокой температуры горения и низкой температуры плавления. Высоколегированные стали и алюминий образуют при газовой резке тугоплавкие оксиды и шлаки. Медь имеет небольшую теплоту сгорания.

Подготовка поверхности и сама резка

В первую очередь с поверхности металла убирают ржавчину и прочие загрязнения. Заготовку или лист нужно установить в такое положение, чтобы обеспечить свободу для выхода струи режущего газа сквозь нее.

В начале операции резки поверхность металла подогревается в месте реза до температуры горения металла (1200 — 1350°С) смесью кислорода и горючего газа. Затем подается режущий кислород, который воспламеняется от контакта с нагретой поверхностью и кроит металл. Особенно важно в этом процессе обеспечить непрерывную подачу кислорода, чтобы пламя не погасло, иначе придется снова разогревать поверхность.

Производительность и качество резки тем выше, чем больше процент чистоты применяемого кислорода. Когда струя кислорода врезается в толщу металла, скорость и мощность подачи падает, и происходит ее искривление. Чтобы это исправить, нужно струю наклонить.

Кроме того, режущая струя имеет форму конуса, расширяясь в нижней части. Это приводит к повышению ширины реза при обработке толстолистового металла и образованию окалины снизу. Чтобы этого избежать, нужно увеличить мощность пропорционально толщине металла, но не слишком увлекаясь, т. к. это приведет к повышенному расходу кислорода и появлению окалины на верхней кромке реза.

Первостепенные параметры резки — давление кислорода и скорость резки.

Давление кислорода в значительной степени влияет на качество резки. Слишком высокое давление приведет к ухудшению качества реза, также увеличивается и расход. Недостаточно высокое давление не позволит прорезать всю толщину металла и затруднит удаление окислов.

Эффективность работы напрямую зависит от скорости резания. Она выбирается исходя из свойств металла. Контролируют этот параметр по тому, как идет выброс искр и шлаков. Если скорость выбрана верно, искры направлены вниз под углом 85 — 90°. Если фонтан искр опережает движение резания, то скорость меньше чем нужно. Завышенная скорость характеризуется отставанием потока искр от резака и не позволяет разрезать заготовку насквозь.

При горении углерода образуется окись СО, при реакции с железом это повышает содержание углерода на поверхности реза и приводит к образованию закаленных структур в металле. Края нагреваются неравномерно, это приводит к появлению напряжения и несколько укорачивает их, из-за чего возникают деформации и образование трещин.

Для предупреждения этого процесса производится газовая сварка с предварительной очисткой поверхности реза механическим способом.

Вернуться к оглавлению

Виды резки металла газом

Резка металла газом подразделяется на разделительную, поверхностную и ударную.

Разделительная резка. Когда выполняется резка металла пропаном и кислородом, он полностью разделяется при нагревании смесью газов и сгорает, образующиеся окислы выдуваются режущим кислородом. Находит свое применение при обработке форматного металла и металлопроката, изготовлении заготовок.

Поверхностная резка. Применяется при необходимости удалить часть металла, например, изготовить канавку, убрать поверхностные дефекты т. д.

Для того чтобы сделать отверстие в металле, применяется ударная резка кислородным копьем. Толстостенные трубки из низкоуглеродистой стали нагревают до температуры воспламенения металла, затем включают подачу кислорода. От контакта с нагретым рабочим концом трубки он воспламеняется, затем трубку вдавливают в металл, и появляется отверстие. Если нужно прожечь отверстие большой толщины, подразумевается, что нужно так закрепить заготовку, чтобы облегчить удаление шлаков.

Выполнить газовую резку металлов можно ручным, автоматическим и полуавтоматическим способами.

Ручная газовая сварка и резка металлов подразумевает применение одного и того же оборудования для выполнения работ, хотя при этом кислородно-пропановая сварка не получила широкого применения, т.к. при смешивании с кислородом наибольшую температуру сварочного пламени дает другой газ — ацетилен. Горелку заменяют на резак, газ берется из баллонов, в которых он находится в сжиженном виде. Используется этот способ, как правило, на небольших предприятиях или в частном порядке и предполагает небольшой расход газа.

Сущность процесса кислородной резки

Кислородная резка основана на свойстве металлов и их сплавов сгорать в струе технически чистого кислорода. Резке поддаются металлы, удовлетворяющие следующим ос­новным требованиям:

1. Температура плавления металла должна быть выше температуры вос­пламенения его в кислороде. Металл, не отвечающий этому требованию, плавится, а не сгорает. Например, низкоуглеродистая сталь имеет темпе­ратуру плавления около 1500° С, а воспламеняется в кислороде при темпера­туре 1300…1350°С. Увеличение содер­жания углерода в стали сопровож­дается понижением температуры плавления и повышением температуры воспламенения в кислороде. Поэтому резка стали с увеличенным содержа­нием углерода и примесей услож­няется.
2. Температура плавления оксидов должна быть ниже температуры плав­ления самого металла, чтобы образую­щиеся оксиды легко выдувались и не препятствовали дальнейшему окисле­нию и процессу резки. Например, при резке хромистых сталей образуются оксиды хрома с температурой плав­ления 2000° С, а при резке алюми­ния - оксиды с температурой плавле­ния около 2050° С. Эти оксиды покрывают поверхность металла и прекращают дальнейший процесс рез­ки.
3. Образующиеся при резке шла­ки должны быть достаточно жидко­текучи и легко выдуваться из разре­за. Тугоплавкие и вязкие шлаки будут препятствовать процессу резки.
4. Теплопроводность металла дол­жна быть наименьшей, так как при высокой теплопроводности теплота, сообщаемая металлу, интенсивно от­водится от участка резки и подо­греть металл до температуры воспла­менения будет трудно.
5. Количество теплоты, выделяю­щейся при сгорании металла, дол­жно быть возможно большим; эта теплота способствует нагреванию при­легающих участков металла и тем самым обеспечивает непрерывность процесса резки. Например, при резке низкоуглеродистой стали 65…70% общего количества теплоты выделяет­ся от сгорания металла в струе кисло­рода и только 30…35% - составляет теплота от подогревающего пламени резака.

Различают два основных вида кис­лородной резки: разделительную и поверхностную.

Рис. 1

Разделительную резку (рис. 1) применяют для вырезки различного вида заготовок, раскроя листового металла, разделки кромок под сварку и других работ, связанных с разрез­кой металла на части. Сущность про­цесса заключается в том, что металл вдоль линии разреза нагревают до температуры воспламенения его в кис­лороде, он сгорает в струе кислорода, а образующиеся оксиды вы­дуваются этой струей из места раз­реза.

Поверхностную резку (рис. 95, а, б, в) применяют для снятия поверхностного слоя металла, разделки канавок, удаления поверхностных дефектов и других работ.

Рис. 2

Применяют два вида поверхност­ной резки - строжку и обточку . При строжке резак совершает возвратно- поступательное движение как строгальный резец. При обточке резак работает как токарный peзец.

Оборудование для кислородной резки

Резаки цля кислородной резки служат для правильного решения горю­чих газов или паров жидкости с кислородом, образования подогревающего пламени и подачи в зону резки струи чистого кислорода. Резаки классифи­цируют по назначению (универсаль­ные и специальные ), по принципу смешения газов (инжекторные , и безынжекторные ), по виду реprи (для разделительной и поверхностной рез­ки), по применению (для ручной и машинной резки). Наибольшее применение получили универсальные инжек­торные ручные резаки для разделительной резки (рис. 3).

Рис. 3

Они отли­чаются от сварочных горелок нали­чием отдельной трубки для подачи кислорода и особым устройством го­ловки, состоящим из двyx сменных мундштуков (наружного — для подо­гревающего пламени и внутреннего — для струи чистого кислорода). Аце­тилен подается по шлангу к ниппелю 1 , а кислород - к ниппелю 2 . От нип­пеля 2 кислород идет по двум направ­лениям. Одна часть кислорода, как в обычных сварочных горелках, посту­пает в инжектор и затем в смеси­тельную камеру. Здесь образуется горючая смесь кислорода с ацети­леном, засасываемым через ниппель 1 . Горючая смесь проходит по трубке, выходит через кольцевой зазор между внутренним и наружным мундштуком 5 и создает подогревательное пламя. Другая часть кислорода через трубки 3 и 4 поступает в центральное отверстие внутреннего мундштука 5 и образует струю режущего кислорода, сжигающую металл выдуваю­щую образующиеся оксиды из зоны реза.

Большое применение получил руч­ной универсальный резак «Факел» (улучшенная конструкция резака «Пламя» ). Он имеет пять внутренних и два наружных мундштука, позволяющих резать металл толщиной до 300 мм со скоростью (в зависимо­сти от металла и его толщины) 80…560 мм/мин . Для работы на газах-заменителях ацетилена используются резаки РЗР . Они отличаются боль­шими размерами сечении инжекторов и мундштуков. Промышленность се­рийно выпускает вставные сменные резаки, предназначенные для присоединения к стволам универсальных сварочных горелок (например, резак РГС-70 к горелкам «Звезда» и ГС-3 , резак РГМ-70 - к горелкам «Звез­дочка» и ГС-2 ). Это создает большие удобства в строительно-монтажных условиях при частых переходах от сварки к резке и наоборот.

Рис. 4

Для машинной резки применяют стационарные шарнирные машины АСШ-2 (рис. 4) и АСШ-70 , отли­чающийся от АСШ-2 более совер­шенным приводом и наличием панто­графа, позволяющего производить вырезку одновременно трех деталей. Толщина разрезаемого металла 5… 100 мм . Переносные машины пред­ставляют собой самоходные тележки, оснащенные резаком и перемещающиеся по разрезаемому металлу. Приводом служит электродвигатель, пружинный механизм или газовая тур­бина. Например, машина «Радуга» предназначена для резки стальных листов толщиной 5… 160 мм со ско­ростью 90… 1600 мм/мин . Масса машины 16 кг . Переносные машины «Спутник-3» предназначены для резки стальных труб диаметром 194…1620 мм при толщине стенки 5…75 мм со скоростью 100…900 мм/мин . Масса машины - 18 кг .

Технология кислородной резки

Поверхность разрезаемого метал­ла должна быть хорошо очищена от грязи, краски, окалины и ржавчины. Для удаления окалины, краски и мас­ла следует медленно провести пламе­нем горелки или резака по поверх­ности металла вдоль намеченной ли­нии разреза. При этом краска и масло выгорают, а окалина отстает от ме­талла. Затем поверхность металла окончательно зачищают металличе­ской щеткой.

Процесс резки начинают с нагре­вания металла. Подогревающее пламя резака направляют на край разрезаемого металла и нагревают до температуры воспламенения его в кислороде (практически почти до температуры плавления). Затем пускают струю режущего кислорода и переме­щают резак вдоль линии разреза. Кислород сжигает верхние нагретые слои металла. Теплота, выделяющаяся при сгорании, нагревает нижележащие слои металла до темпера­туры воспламенения и поддерживает непрерывность процесса резки.

При резке листового материала толщиной 20…30 мм мундштук резака устанавливают вначале под углом 0…5° к поверхности, а затем — под углом 20…30° в сторону, обратную движению резака. Это ускоряет процесс разогрева металла и повышает производительность.

Рис. 5

Резку металла большой толщины выполняют следующим образом. Мундштук резака вначале устанавливают перпендикулярно поверхности разрезаемого металла, так чтобы струя подогревающего пламени, а за­тем и режущего кислорода распола­галась вдоль вертикальной грани разрезаемого металла. После прогре­ва металла до температуры воспла­менения пускают струю режущего кислорода. Перемещение резака вдоль линии резания начинают после того, как в начале этой линии ме­талл будет прорезан на всю его толщину. Чтобы не допустить отста­вания резки в нижних слоях металла, в конце процесса следует постепенно замедлить скорость перемещения резака и увеличить его наклон до 10…15° в сторону, обратную движению. Рекомендуется начинать процесс резки с нижней кромки, как пока­зано на рис. 5. Предварительный подогрев до 300…400°С позволяет производить резку с повышенной ско­ростью. Скорость перемещения реза­ка должна соответствовать скорости горения металла. Если скорость перемещения резака установлена правиль­но, то поток искр и шлака вылетает из разреза прямо вниз, а кромки получаются чистыми, без натеков и подплавлений. При большой скоро­сти перемещения резака поток искр отстает от него, металл в нижней кромке не успевает сгорать и поэтому сквозное прорезание прекращается. При малой скорости сноп искр опережает резак, кромки разреза оплав­ляются и покрываются натеками.

Давление режущего кислорода устанавливают в зависимости от тол­щины разрезаемого металла и чисто­ты кислорода. Чем выше чистота кислорода, тем меньше давление и расход кислорода. Зависимость дав­ления кислорода от толщины металла при ручной резке следующая:

Ширина и чистота разреза зави­сят от способа резки и толщины разрезаемого металла. Машинная резка дает более чистые кромки и меньшую ширину разреза, чем руч­ная резка. Чем больше толщина ме­талла, тем больше ширина разреза. Это видно из следующих данных:

Толщина металла, мм	5…50	50…100	100…200	200…300
Ширина разреза, мм
при ручной резке	3…5	5…6	6…8	8…10
при машинной резке	2,5…4,0	4,0…5,0	5,0…6,5	6,5…8,0

ГОСТ 14792-80 «Детали и заго­товки, вырезаемые кислородной и плазменно-дуговой резкой. Точность, качество поверхности реза» предусматривает предельные отклонения номинальных размеров деталей (заго­товок) в зависимости от способа резки, размеров деталей (заготовок) и тол­щины металла; установлено три класса точности:

Предусмотрены также показатели качества поверхности реза:

Эти показатели относятся к ма­шинной кислородной резке низко­углеродистой стали кислородом 1-го и 2-го сортов.

Процесс резки вызывает измене­ние структуры, химического состава и механических свойств металла. При резке низкоуглеродистой стали тепло­вое влияние процесса на ее струк­туру незначительно. Наряду с участками перлита появляется неравно­весная составляющая сорбита, что да­же несколько улучшает механические свойства металла. При резке стали, имеющей повышенное содержание уг­лерода, а также легирующие примеси, кроме сорбита, образуются троостит и даже мартенсит. При этом сильно повышатся твердость и хрупкость стали и ухудшается обрабатываемость кромок разреза. Возможно образова­ние холодных трещин. Изменение химического состава стали проявля­ется в образовании обезуглероженного слоя металла непосредственно на поверхности резания в результате выгорания углерода под воздействием струи режущего кислорода. Несколь­ко глубже находится участок с боль­шим содержанием углерода, чем у исходного металла. Затем по мере удаления от разреза содержание уг­лерода уменьшается до исходного. Так же происходит выгорание леги­рующих элементов стали.

Механические свойства низкоугле­родистой стали при резке почти не изменяются. Стали с повышенным содержанием углерода, марганца, хрома и молибдена закаливаются, становят­ся более твердыми и дают трещины в зоне резания.

Нержавеющие хромистые и хромо­никелевые стали, чугуны, цветные ме­таллы и их сплавы не поддаются обычной газокислородной резке, так как не удовлетворяют указанным вы­ше условиям.

Для этих металлов применяют кислородно-флюсовую резку, сущ­ность которой заключается в следующем. В зону резания с помощью специальной аппаратуры непрерывно подается порошкообразный флюс, при сгорании которого выделяется дополнительная теплота и повыша­ется температура места разреза. Кроме того, продукты сгорания флюса реагируют с тугоплавкими оксидами и дают жидкотекучие шлаки, легко вытекающие из места разреза.

В качестве флюса используется мелкогранулировянный железный по­рошок марки ПЖ5М (ГОСТ 9849 — 74) . При резке хромистых и хромо­никелевых сталей во флюс добавляют 25…50% окалины. При резке чугуна добавляют ~30…35% доменного фер­рофосфора. При резке меди и ее спла­вов применяют флюс, состоящий из смеси железного порошка с алюминиевым порошком (15…20% ) и ферро­фосфором (10… 15% ).

Резку производят установкой УРХС-5 состоящей из флюсопитателя и резака. Установка ис­пользуется для ручной и машин­ной кислородно-флюсовой резки высоколегированных хромистых и хромоникелевых сталей толщиной 10… 200 мм при скорости резания 230…760 мм/мин . На 1 м разреза расхо­дуется кислорода 0,20…2,75 м 3 , аце­тилена — 0,017…0,130 м 3 и флюса — 0,20…1,3 кг .

При кислородно-флюсовой резке некоторая часть теплоты подогре­вающего пламени уходит на нагре­вание флюса. Поэтому мощность пла­мени берется на 15…25% выше, чем при обычной газовой резке. Пламя должно быть нормальным или с не­которым избытком ацетилена. Рас­стояние от торца мундштука резака до поверхности разрезаемого металла устанавливается 15…25 мм . При ма­лом расстоянии частицы флюса отражаются от поверхности металла и, попадая в сопло резака, вызывают хлопки и обратные удары. Кроме того, наблюдается перегрев мундшту­ка, приводящий к нарушению про­цесса резки. Угол наклона мундштука должен составлять 0…10 0 в сторону, обратную направлению резки. Хоро­шие результаты дает предварительный подогрев. Хромистые и хромоникелевые стали требуют подогрева до 300…400°С , а сплавы меди - до 200…350°С .

Скорость резки зависит от свойств металла и его толщины. Чугун тол­щиной 50 мм режут со скоростью 70…100 мм/мин . При этом на 1 м разреза расходуется 2…4 м 3 кислоро­да, 0,16…0,25 м 3 ацетилена и 3,5…6 кг флюса. Примерно такие же данные получают при резке сплавов меди. При резке хромистых и хромоникелевых сталей расход всех материалов снижается почти в 3 раза .