ТОЧНАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
RUS / ENGL

Термическая резка проката. Классификация и области применения

Раскрой металла осуществляется методами холодной и термической обработки (резки). Их выбор определяется физико-химическими свойствами металла и технико-экономическими показателями.

Термическая резка — способ удаления металла с поверхности тела (проката) или разделения металлического предмета на части путем его проплавления по заданной линии или объему.

Термическую резку в практике аппаратостроения применяют для раскроя металла, совмещенных операций разделительной резки и подготовки кромок под сварку, для вырезки дефектных участков сварного шва, для вырезки отверстий в корпусе аппарата под арматуру и других операций.

В аппаратостроении для сталей различных классов используются следующие виды термической резки: кислородная, кислородно-флюсовая и плазменная. Термическую резку делят на поверхностную строжку и разделительную (объемную) резку.

Кислородная резка основана на том, что разрезаемый металл, подогретый до высокой температуры, окисляется в струе технически чистого кислорода. В качестве горючих газов используют ацетилен, газы природные и попутные нефтедобычи (метан), газы нефтепереработки (пропан, пропан-бутановые смеси). Кислородная резка в основном применяется для углеродистых сталей.

Кислородно-флюсовая резка включает процесс подачи порошка в зону ядра пламени и его сгорание. Такой вид резки применяется для нержавеющих сталей и листов больших толщин.

Следующий вид термической резки — плазменная. Для данного процесса используют электрическую дугу и получаемую в ней струю плазмы рабочего газа, температура которого составляет 4-5 тысяч градусов. Это позволяет обрабатывать не только конструкционные материалы, но и практически любые сплавы.

Еще одной из широко используемых операций является воздушно-дуговая строжка металлов. Это наиболее производительный способ удаления дефектных мест сварных соединений, прорубка корня шва, аккуратного удаления заходных планок, скоб прихваток. За счет тепла электрической дуги, горящей между изделием и электродом, металл расплавляется и затем удаляется воздушной струей, которую подают из сопловых отверстий в резаке вдоль образующей электрода.

Технология и области применения кислородной резки.

Среди различных способов термической резки довольно широкое распространение получила кислородная резка. Процесс кислородной резки заключается в локальном нагреве металла до красна и последующем окислении струей технически чистого кислорода. Струя воздуха выделяет расплавленный металл. В качестве горючих газов используют ацетилен, реже газы природные и попутные нефтедобычи (метан), газы нефтепереработки (пропан, пропанобутановые смеси).

Пламя состоит из двух зон: ядро (зона полного сгорания газа) и факел (зона неполного сгорания). Температура достигает 3200-38000С.

Когда нагретый участок металла становится красным, открывают струю кислорода. Очень важно контролировать скорость резки.

В процессе резки происходит диффузия некоторых элементов в кромку реза (никель и углерод) и образование зоны термического влияния. Поэтому этот слой материала необходимо снять механическим способом.

Область применения кислородной резки включает в основном углеродистые стали.

Кислородно-флюсовая резка включает процесс подачи порошка в зону ядра пламени и его сгорание. Такой резке подвергают высоколегированную сталь, чугун, сплавы меди и алюминия, зашлакованный металл. В качестве флюсов применяют порошки определенного состава. Так, например, для резки хромистых и хромоникелевых сталей могут быть использованы флюсы следующего состава: железный порошок, кварцевый песок, доломитизированный известняк, двууглекислый натрий, фосфористый кальций.

Плазменная резка.

Среди всех видов плазменной обработки материалов плазменная резка получила наибольшее распространение, так как в современном машиностроении все шире применяются специальные сплавы, нержавеющие стали, цветные металлы и сплавы на их основе, для которых газокислородная или другие виды резки практически малопригодны. Плазменная резка обеспечивает более высокую производительность по сравнению с кислородной и при резке черных металлов и сплавов.

Сущность процесса плазменной разделительной резки заключается в локальном интенсивном расплавлении металла в объеме полости реза теплотой, генерируемой сжатой дугой, и удалении жидкого металла из зоны реза высокоскоростным плазменным потоком, вытекающим из канала сопла плазмотрона.

Генерируемая плазмотроном сжатая режущая дуга служит преобразователем электрической энергии в тепловую. Поэтому она как элемент электрической цепи характеризуется электрическими параметрами (током, напряжением), а как источник теплоты — тепловыми (температурой, теплосодержанием). Напряжение сжатой дуги зависит от конструктивных размеров плазмотрона (диаметра и длины канала сопла), от тока, состава и расхода плазмообразующего газа и расстояния от торца сопла до поверхности разрезаемого материала. Температура плазмы является исходным тепловым параметром плазмотрона. Она изменяется как по сечению столба дуги, так и вдоль ее оси. Температура, так же как и напряжение, зависит от многих параметров режима. Определяющими из них являются ток, состав и расход плазмообразующего газа, диаметр столба плазменной дуги (степень сжатия дуги).

Металл

Резка

Плазменно-дуговая

Кислородная (газовая)

Кислородно-флюсовая

Дуговая

Воздушно-дуговая

Al и его сплавы

+

-

-

+

0

Cu и ее сплавы

+

-

0

+

0

Нержавеющая сталь

+

-

+

+

+

Малоуглеродистая сталь

+

+

0

0

+

Чугун

+

-

+

+

+

Mg и его сплавы

+

-

-

-

-

Ti

+

+

0

0

0

"+"   целесообразный способ резки; "0"   нецелесообразный способ резки; "-"   резка невозможна

Плазменно-дуговую резку целесообразно применять:

  • При изготовлении из листов деталей с фигурными контурами
  • Изготовление деталей с прямолинейными контурами, не требующих механической обработки
  • Вырезки проёмов и отверстий в металлах
  • Резке полос, прутков, труб и профилей и придания их торцам нужной формы
  • Обработке кромок поковок и подготовке их под сварку
  • Вырезке заготовок для механической обработки, штамповки и сварки
  • Обработке литья

По сравнению с кислородной плазменно-дуговая резка имеет следующие преимущества:

  • Возможность резки на одном и том же оборудовании любых материалов
  • Высокая скорость резки металлов небольших толщин (до 20 мм)
  • Использование недорогих и недефицитных газов и отсутствие потребления горючих газов (углеводородов)
  • Малые тепловые деформации вырезаемых деталей
  • Относительная простота автоматизации процесса резки, определяемого в основном электрическими параметрами

Недостатками плазменно-дуговой резки являются:

  • Более сложное и дорогое оборудование, включающее источник питания и систему регулирования дуги
  • Более сложное обслуживание
  • Необходимость применения охлаждения горелки
  • Необходимость более высокой квалификации резчика



По материалам сайта physics-hoai.blogspot.com



Другие статьи по сходной тематике:



Полный каталог статей



ООО «Точмех» — услуги металлобработки на заказ в Санкт-Петербурге

Конфиденциальность и защита информации