Резка стали малых толщин, пакетная резка

Резка стали малых толщин (особенно менее 5 мм) обычно сопровождается значительным перегревом металла подогревательным пламенем, что приводит к усиленному оплавлению верхних кромок и к увеличению в шлаке доли неокисленного (выплавленного) железа. Такой шлак приваривается к нижним кромкам реза и требует значительных затрат труда для его удаления.

Кроме того, при резке стали малых толщин увеличиваются коробления из плоскости разрезаемого листа, приводящие к образованию бухтин, а также к более сильному искажению форм вырезаемых деталей и заготовок.

Нормальный процесс резки с использованием обычной аппаратуры выполняется при толщине листов не менее 4 мм. При более тонких листах лучшие результаты дает резка с последовательным расположением подогревательного пламени и режущего кислорода (см. рис. 78, а), однако и в этом случае резка листов толщиной менее 3 мм затруднительна и не дает хороших результатов. Высокое качество резки листов малых толщин может быть получено при пакетной резке, особенно эффективной при серийном изготовлении одинаковых вырезаемых деталей. Пакетной резкой могут резаться листы толщиной от 1 мм.

Сущность процесса пакетной резки стали заключается в следующем. Листы складываются в пакет и разрезаются кислородной струей за один проход резака (рис. 107). В пакет набирается до 50 и более листов, в зависимости от их толщины, количества необходимых одинаковых деталей и средств для сборки пакетов. В некоторых случаях оказывается целесообразным собирать в пакеты листы таких толщин, которые можно резать и отдельно (8-10 мм и более).

Пакетная резка имеет некоторые особенности. При резке обычной аппаратурой весьма важна плотная сборка листов с минимальными зазорами между ними. При наличии зазоров ухудшается прогрев нижележащего листа, и кислородная струя, не прорезая его, начинает распространяться в стороны, увлекая с собой горячий шлак, разогревая при этом и сжигая уже прорезанные детали и нижележащие листы. Во избежание этого листы предварительно выправляются и стягиваются либо струбцинами, либо сварочными валиками, накладываемыми по торцам. При сжатии пакета тонких листов иногда применяются прессы.

В связи с тем, что мощность подогревательного пламени берется в соответствии с суммарной толщиной пакета, верхний лист сильно перегревается и при малой толщине коробится, отходя от нижележащего и создавая зазор. Вследствие этого резка может прекратиться. Поэтому часто на пакет сверху накладывается лист большей толщины (обычно 6-8 мм, даже если детали вырезаются из более тонкого металла).

В некоторой степени поврежденной оказывается и деталь нижнего листа (при толщинах до 3 мм), на которой собирается большое количество стекающего шлака, приводящего к оплавлению кромок. Сборку пакета при резке его от края полезно выполнять со смещением кромок. Пакет можно собирать и без смещения, но тогда резку следует начинать по предварительно наплавленному рина торец кромок валику. В центре пакета резку можно начинать, предварительно просверлив сквозное отверстие. После окончания резки для облегчения разъединения вырезанных деталей рекомендуется их быстрое охлаждение (иногда водой).

Резка кислородом низкого давления с большими проходными сечениями аппаратуры требует меньшей точности подгонки листов в пакете по плоскостям, допуская резку с местными зазорами. В этом случае медленное стекание шлака облегчает прогрев нижележащего листа, так как шлак, заполняя зазор, препятствует растеканию кислородной струи в стороны и способствует сохранению ее направления. Способ пакетной резки кислородом низкого давления является особо целесообразным при резке листов толщиной 8-20 мм; при этом зазоры между листами могут быть 2-4 мм. При резке пакетов кислородом низкого давления количество сжимающих пакет струбцин может быть уменьшено.

Резку стали и стальных изделий производят также с помощью оборудования для лазерной резки металла.

Режимы резки стали средних толщин

Наилучшие результаты по качеству резов дает кислородная резка средних толщин (примерно 12-100 мм). Кислородная резка такого металла не вызывает технологических затруднений и легко выполняется обычной газорезательной аппаратурой как ручными, так и механическими способами.

Резку стали средних толщин обычной аппаратурой следует производить при давлении кислорода в рабочей камере редуктора 2,5-6 кгс/см² в зависимости от толщины разрезаемого металла.

Резка стали больших толщин

Обычная газорезательная аппаратура, как правило, рассчитана на резку стали толщиной до 300 мм, однако уже при толщинах выше 200 мм появляются некоторые затруднения при резке. Еще большие затруднения появляются при резке металла толщиной более 300 мм. Резка стали таких толщин применяется в основном в металлургической промышленности и на некоторых предприятиях тяжелого машиностроения.

Затруднения в резке стали больших толщин вызываются трудностью прогрева нижних слоев и эффективного удаления шлака на большом расстоянии от резака, где кинетическая энергия газового потока ослабевает.

Обычная в стальных заготовках большой толщины неоднородность химического состава металла, в частности по углероду, создает дополнительные затруднения в связи с различной температурой воспламенения металла и изменением температуры плавления.

Все это может привести к непрорезанию, образованию внутренних полостей – карманов, зашлаковыванию резов.

В качестве мероприятий по облегчению тепловой подготовки металла применяются: общий предварительный подогрев разрезаемой отливки или проката до температуры 250-500° С, удлиненное подогревательное пламя (в этом случае в качестве горючего применяется водород или пламя с избытком ацетилена), а также специальные конструкции резаков, позволяющие получать «спокойную» на большой длине кислородную струю.

При применении общего подогрева резку следует начинать сразу после выдачи нагретой заготовки из печи, пока не охладилась ее поверхность, так как в противном случае при резке возможно образование карманов в более нагретых внутренних частях.

Во всех случаях очень важно сохранение достаточного запаса кинетической энергии кислородной струи для удаления шлаков. Применение повышенного давления при небольшом диаметре цилиндрического или ступенчато-цилиндрического канала выходного отверстия режущего кислорода, особенно при резке металла толщиной >500 мм, не дает положительных результатов. Для таких больших толщин применяются либо расширяющиеся сопла (в резаках Р-100, разработанных Киевским политехническим институтом, в установке УБТ-1200, разработанной ВНИИ автогенмашем), либо каналы простой формы и больших проходных сечений при использовании кислорода низкого давления 0,6-2,0 кгс/см² (в установках УРР-600, ПМР-600, разработанных ВНИИ автогенмашем).

При начале резки очень важной является правильная установка режущей струи кислорода (перпендикулярно) и соответствующее ее расположение относительно кромки, от которой начинается рез.

Ручная резка металла больших толщин является весьма тяжелой операцией, особенно при общем подогреве разрезаемой заготовки. Значительно облегчает труд установка УБТ-1200, освобождающая резчика от основных тяжелых операций.

Все установки для резки больших толщин в связи с большим расходом газов, особенно кислорода (для УБТ-1200 до 700 м³/ч), обычно питаются от рамп. Кислородные рампы составляют из 10-32 баллонов. Ацетиленовые рампы имеют до 10 баллонов.