9. Тепловая резка металлов. Сущность кислородной и плазменной резки. Условия безгратовой резки металла.

Различают следующие виды тепловой резки:

• кислородная;

• плазменная;

• электродуговая;

• лазерная;

• кислородно-флюсовая.

Способ резки	Используемые технологические материалы			Виды резки и способы исполнения
	назначение	наименование	Разделительная		Поверхностная
1	2	3	4		5
Кислородная t≈1100oC	Горючее для подогревающего пламени	ацетилен, пропан, бутан, природный газ, коксовый газ	ручная, переносными машинами, на стационарных машинах		ручная, на станках(обточка)
		керосин, бензин	ручная		ручная
Плазменная t≈10000-50000oC	Плазмаобразующие газы и смеси	аргон, азот, кислород, воздух, воздух с водой	ручная, переносными машинами, на стационарных машинах		ручная
Лазерная	Газы и их смеси для выдувания расплавлен-ного металла	аргон, азот, кислород, воздух и другие газы	на стационарных машинах		невозможно

Кислородная резка:

Плазменно-дуговая резка: 1- защитный газ; 2- вольфрамовый электрод; 3- резистор в цепи, 4- источник тока, 5- выдуваемый металл

Условия кислородной резки:

1.Температура горения металла должна быть ниже температуры плавания;

2.Температура плавления окислов должна быть ниже температуры плавления металла;

3.Теплопроводность металла должна быть небольшой, чтобы произвести концентрацию тепла на небольшом участке.

10. Достоинства и недостатки кислородной, плазменной и лазерной резки.

Преимущества кислородной резки:

1. Большие толщины разрезаемого металла. Толщина разрезаемого металла может достигать 500 мм и ограничена конструктивными особенностями машины термической резки;

2. Низкая себестоимость резки металла;

3. Высокое качество реза. Современные газовые резаки в совокупности с правильным подбором типа горючего газа (ацетилен или пропан) и давления газов обеспечивают приемлемую ширину реза, почти полное отсутствие конусности реза и чистые (без наплывов и грата) кромки, почти не требующие дополнительной обработки;

4. Использование многорезаковых систем – при использовании технологии кислородной резки, возможно, одновременное использование нескольких газовых резаков или специальной оснастки для резки одного листа металла.

Недостатки кислородной резки:

1. Ограничение по типу разрезаемых металлов – при использовании технологии кислородной резки возможно обрабатывать только некоторые виды чёрных и цветных металлов;

2. Высокая себестоимость резки (по сравнению с другими видами термической резки) металла в диапазоне толщин до 10 мм;

3. Ограничение толщины разрезаемого металла - толщина разрезаемого металла, начиная с которой получается приемлемое качество реза – от 4 мм;

4. Использование опасных газов – при кислородной резке используются маслоопасный газ кислород (ГОСТ 5583-78) и пожароопасные горючие газы: пропан (ГОСТ Р 52087-2003) и ацетилен (ГОСТ 5457-75).

Преимущества плазменной резки:

1. Высокая скорость резки;

2. Высокая производительность;

3. Универсальность процесса (высокая температура плазмы позволяет резать любые металлы);

4. Уменьшение тепловых деформаций в вырезаемых деталях (в разрезаемый металл вносится в несколько раз меньше тепла чем при кислородной резке).

Недостатки плазменной резки:

1. Ухудшение условий труда;

2. Очень яркое пламя от дуги;

3. Плазменная дуга ослепляет окружающих и является источником шума, поэтому резак должен быть заключен в защитный кожух;

4. Вещества, которые образуются при резке, отрицательно влияют на человека, поэтому разметочные столы должны быть снабжены вентиляцией, без которой плазменная резка не допускается.

5. В некоторых случаях имеются неблагоприятные воздействия на кромки металла окисью азота. В процессе последующей сварки деталей возникают дефекты в сварных швах.

При воздушно-плазменной резке содержание азота увеличивается до 0,33%. В исходном металле содержание азота ≤0,018%. При толщине металла менее 12 мм при сварке под слоем флюса отмечено образование пор и свещей.

Воздушно-плазменную резку заменяю на кислородно-плазменную, это приводит к снижению газонасыщенности кромок и способствует нормальному протеканию процесса сварки. Результаты становятся еще лучше, если применить смесь воздуха или кислорода с водой.

Разработаны специальные конструкции резаков, в которых плазменная струя окружена тонкой водяной завесой. Данный способ рекомендуется для резки малоуглеродистой, низколегированной и среднеуглеродистой сталей.

Кислород, который содержится в плазмообразующем газе, вступает в реакцию с железом. Это повышает тепловыделение в зоне реза, что ведет к повышению скорости реза.

Для резки высоколегированных сталей, меди, латуни, бронзы рекомендуется применять азот. Для алюминиевых сплавов – смесь аргона с водородом.

Лазерная резка:

Автоматы для лазерной резки, интегрированные с программированной компьютерной системой управления, определяют где и как должен быть сделан срез на материале. Хотя лазерные лучи имеют большую полезность, они также имеют некоторые ограничения.

Преимущества лазерной резки:

1. Удерживать обрабатываемую деталь в нужном положении легче в случае лазерной резки по сравнению с механической резкой.

2. Прорезы, полученные с помощью лазера чрезвычайно точны и не требуют много времени. Весь процесс резки материала достаточно легок и происходит за меньшее время, чем это требуется при обычной резке.

3. При резке с помощью лазерного луча, нет прямого контакта заготовки с режущим инструментом, тем самым устраняется риск загрязнения материала.

4. В традиционных процессах резки металла выделяется большое количество тепла, образующегося при резке. В лазерной резке воздействие тепла минимальное, это снижает вероятность коробления материала.

5. Лазерная резка использует меньше энергии для раскроя металлических листов по сравнению с плазменной резкой.

6. Технология вырезывания лазером может быть использована, для таких материалов как керамика, древесина, резина, пластик и некоторых других материалов.

7. Лазерная резка является предельно универсальной и может быть использована, чтобы отрезать или выгравировать от простых до сложных конструкций.

8. Производственным подразделениям с ограничениями рабочего места много эффективнее использовать установку лазерной резки, потому что один или два лазерных резака способны выполнять работу нескольких других машин, использующихся для резки.

9. Лазерная резка осуществляется с помощью компьютерных программ, тем самым экономя значительное количество живой силы.

10. Автомат для лазерной резки не требует участия человека, за исключением ремонтных работ и тестов, частота несчастных случаев и травм тоже уменьшается.

11. Эффективность машины очень высока, и полученные конструкции являются точными копиями друг друга.

Недостатки лазерной резки:

1. В целом, лазерная резка предполагает высокое потребление электроэнергии по сравнению с другими технологиями, используемыми для резки. Потребление энергии и эффективность зависит от типа используемого лазера для резки и типа разреза, который должен быть сделан.

2. Небрежность в регулировка лазера, расстояния и температуры может привести к сжиганию некоторых материалов. Некоторые металлы, как правило, обесцвечиваются, если интенсивность лазерного луча не соответствует требованию.

3. Участие человека требуется только в случае выполнения тестов и ремонтов. Во время этих заданий, если по ошибке, работник вступает в контакт с лазерным лучом, он может пострадать от серьезных ожогов.