3.2.9. Резка металлов и сплавов
3.2.9.1. Электродуговая резка
Электродуговая резка металлов позволяет разделять их на части путем выплавления металла в месте реза угольными (неплавящими) или металлическими (плавящими) электродами.
Рис. 3.18. Воздушно-дуговая резка: а − разделительная; б − поверхностная
При резке угольным электродом диаметром 10−20 мм применяют прямую полярность; сила тока равна 400−1000 А. Резку материала толщиной до 20 мм можно производить на переменном токе при силе тока 280 А.
Применение металлических электродов с толстой обмазкой повышает качество резки, уменьшает ширину реза и дает более ровные кромки.
Дуговую резку применяют при разборке старых металлоконструкций, магистральных трубопроводов, разделке металлического лома, удалении литниковой системы, резке цветных металлов, стали и чугуна, прожигании отверстий, а также при выполнении ремонтных и монтажно-сборочных работ.
Воздушно-дуговую резку стали и цветных металлов (рис. 3.18) осуществляют на постоянном токе с обратной полярностью угольным электродом при давлении воздуха 0,2−0,6 МПа. Эта резка основана на расплавлении металла и выдувании его струей сжатого воздуха. Струя сжатого воздуха 2 поступает в резак 1 и вытекает вдоль электрода 3 (рис. 3.18, а).
При поверхностной резке (рис. 3.18, б) глубина и ширина канавки 4 зависит от диаметра электрода 3. Металлические электроды улучшают качество резки.
Кислородно-дуговая резка использует одновременно тепло сварочной дуги для разогрева металла и тепло, развиваемое при горении металла в кислороде.
В последнее время применяют дуговую резку металлов (особенно сплавов на алюминиевой основе) в среде защитных газов. Способ основан на режущих свойствах электрической дуги, горящей между вольфрамовым электродом и разрезаемым материалом в смеси аргона и водорода. Для ручной резки применяют смесь из 80 % аргона и 20 % водорода, для механизированной − 65 % аргона и 35 % водорода.
3.2.9.2. Газовая резка
Газокислородная резка основана на способности некоторых металлов гореть в струе кислорода с выделением большого количества тепла. Различают два вида газовой резки металлов: разделительную и поверхностную.
Газокислородным способом можно резать только те металлы, у которых температура воспламенения ниже температуры плавления, а температура плавления образующихся окислов ниже температуры плавления металла.
Окислы должны обладать хорошей жидкотекучестью и легко удаляться продувкой воздухом или кислородной струей. Для концентрации тепла теплопроводность металла должна быть низкой. Этим методом можно резать углеродистую сталь с содержанием до 0,7 % С и низколегированные конструкционные стали. При резке высокоуглеродистых сталей требуется предварительный их нагрев до 650−700 °С. Не поддаются газовой резке чугун, высоколегированные хромистые и хромоникелевые стали и цветные сплавы, так как температура плавления образующихся окислов выше температуры плавления сплавов.
Схема процесса газовой резки приведена на рис. 3.19. Смесь кислорода и горючего газа направляется в кольцевой канал мундштука 2 режущей горелки. При выходе из мундштука газовая смесь зажигается, образуя пламя, которое направляют на разрезаемый металл 3. После нагрева металла до требуемой температуры подача горючего газа прекращается и усиливается поступление кислорода, который при выходе из мундштука, соприкасаясь с нагретым металлом, активизирует горение. В процессе сгорания металла образуются окислы 4, которые увлекаются струей режущего кислорода 1 и затем выдуваются из полости реза.
Таким образом, газовая резка включает три процесса: подогрев металла, горение металла в среде кислорода, выдувание окислов.
Рис. 3.19. Схема процесса газовой резки: 1 − струя режущего кислорода; 2 − режущий мундштук; 3 − металл; 4 − выдуваемые окислы
Газокислородная резка осуществляется с помощью обычного газосварочного оборудования, только вместо сварочной горелки присоединяют резак, подающий газовую смесь для подогрева металла и кислород для его сжигания. Резак имеет сменные мундштуки − подогревательные (наружные) и режущие (внутренние).
Газовую резку можно выполнять ручным и механизированным способами. При ручной резке производительность низкая, точность размеров невысокая. Механизация разделительной резки значительно повышает качество реза и производительность процесса.