Кислородная резка металлов основана на сгорании некоторого объема обрабатываемого металла в струе кислорода и удалении этой струей образующихся окислов.
По характеру образуемых резов кислородную резку можно разделить на разделительную (образующую сквозные разрезы, отделяющие одну часть металла от другой); поверхностную (удаляющую некоторый поверхностный слой металла в виде канавок полукруглого сечения или слоя некоторой глубины) и резку копьем (приводящую к прожиганию в металле глубоких отверстий).
Процесс кислородной резки заключается в интенсивном окислении (горении) нагретого металла при воздействии струи кислорода. При этом окисление происходит как при непосредственном контакте кислорода с поверхностью металла, так и посредством передачи (диффузии) его к поверхности металла через тонкий слой окислов — шлака. Продукты реакции — окислы — механическим действием струи кислорода удаляются (выдуваются) от места их образования.
По характеру применяемого необходимого для резки подогрева и специальных дополнительных материалов можно выделить резку газовую, электрокислородную и кислородно-флюсовую (обычно с газовым нагревом).
При резке кислородным копьем посторонний источник подогрева требуется только в начале процесса.
В некоторых случаях кислородная резка производится в особых условиях (например, резка под водой).
Эти особые случаи резки будут рассмотрены совместно с резкой копьем далее.
Кислородная разделительная резка является наиболее распространенной и применяется почти во всех областях металлургической, металлообрабатывающей промышленности и в строительстве. При этом ручная разделительная резка применяется в основном при раскрое листовой стали, при вырезке различных деталей, изготовляемых из листов, при резке профильного материала. Она также применяется для отрезки прибылей литых деталей, разделки поковок под обработку более мелких деталей, для различных подгонок при монтаже стальных конструкций.
Все более широкое применение получает машинная разделительная резка, осуществляемая переносными машинами, перемещающимися по разрезаемому металлу; стационарными машинами, автоматически выполняющими вырезку деталей различного контура при применении соответствующих устройств, и специальными машинами, выполняющими некоторые особые работы (фасонная и прямая отрезка труб, вырезка лазов и др.).
Машинная резка с успехом заменяет в ряде случаев штамповочные, фрезерные и другие станочные работы, обеспечивая весьма высокий экономический эффект. Машинная резка широко применяется на заводах среднего и тяжелого машиностроения, транспортного и сельскохозяйственного машиностроения, судостроения и др. Относительное применение машинной резки к общему объему разделительной резки в некоторых видах производств является весьма большим (в судостроении до 70-80%).
Резка металла и ее основные виды
... реза струёй кислорода и газов, образующихся при горении металла. К резке окислением относится газопламенная (кислородная) и кислородно-флюсовая резка. При резке плавлением металл в месте резки нагревают мощным ... исключить обратные удары пламени (хлопки). Если толщина металла достигает 50 мм, то для облегчения процесса прожигания отверстия деталь (лист) надо установить в наклонное положение, ...
Несколько меньшее, но достаточно широкое распространение приобретает и поверхностная резка, применяемая вместо вырубки корня шва и пороков сварных швов, при подготовке U-образных кромок под сварку, для удаления поверхностных пороков литья и при обработке блюмов и слябов перед прокаткой.
В связи с разработкой кислородно-флюсовой резки высокохромистых и хромоникелевых сталей, а также чугуна и ряда цветных сплавов этот процесс в последнее время находит все большее применение в турбостроении, при изготовлении химической аппаратуры, а также в металлургии.
Особые способы резки — резка копьем, разделительная резка под водой и электрокислородная — имеют меньшие, но достаточно важные области применения.
Кислородная резка применяется примерно с начала XX в., однако наибольшее свое развитие она получила в период Великой Отечественной войны и в послевоенные годы.
В послевоенные годы значительную роль в разработке аппаратуры, а также в разработке и усовершенствовании технологических процессов резки сыграл организованный в 1946 г. Всесоюзный научно-исследовательский институт автогенной обработки металлов (ВНИИавтогенмаш).
Одновременно разработкой ряда вопросов кислородной резки занимались отраслевые научно-исследовательские и проектно-технологические институты, ряд предприятий и учебные институты.
Широкая возможность механизации и автоматизации резки, разработка и внедрение многорезаковых машин, машин с фотокопировальными устройствами и масштабным копированием, а также механизация поверхностной резки и разделки кромок под сварку обеспечивают дальнейшее развитие этого весьма эффективного процесса.
|
Металлы |
препятствующих полному окислению. |
|
|
Область применения |
строительные конструкции, профилактический ремонт, горное дело, автомобилестроение, хобби. |
|
|
Предварительный нагрев |
Требуется |
|
|
Технические возможности |
Газокислородная горелка способна эффективно разрезать металлы толщиной до 610мм. технические возможности горелки не зависят от первичной мощности источника питания. Тип газового топлива и конструкции насадки расширяют технические возможности этого метода резки. |
|
|
Портативность |
Очень портативное устройство не зависимо от первичного источника питания: возможность выполнения резки в любом месте с помощью газового баллона и горелки. |
|
|
Выполняемые операции |
Устройство для газокислородной резки в сочетании с горелкой может использоваться для подогрева, пайки твердым и мягким припоем, сварки, вырезания полостей, разрезания водопроводных стояков и гибки металлов. |
|
|
Правила охраны труда |
Проскакивание пламени горелки, возгорание, вызванное искрами резание горючих материалов или вблизи горючих материалов, повреждение защитной одежды, кожи и ткани при неправильном использовании. Всегда использовать соответствующую одежду. |
|
Портативность
Сточки зрения портативности устройства для газокислородной резки имеют одно явное преимущество: в любом случае он не зависят от наличия электрической сети. В любом месте, имея баллоны с кислородом и горючим газом на грузовике или в тележке, соответствующие мундштуки, горелку и расходные материалы, можно выполнить все работы, которые можно выполнять с помощью устройства для газокислородной резки.
Кислородный и газовый (горючий газ) баллоны могут весить свыше 90кг, а масса принадлежностей для резки и сварки не превышает 16 кг. В некоторых случаях самое большое преимущество устройства для газокислородной резки может превратиться в его недостаток.
В газокислородном резаке конструктивно объединены части: подогревательная и собственно режущая. Подогревательная часть газокислородного резака по принципу устройства, конструкции и методам расчёта аналогична сварочным горелкам. В зависимости от давления горючего газа подогревательная часть может быть инжекторной или безинжекторной. Инжектор необходим при пользовании ацетиленом низкого или среднего давления. При ацетилене высокого давления и других горючих газах, подаваемых под достаточным давлением, можно пользоваться резаками с безинжекторным подогревательным устройством.
В промышленности обычно пользуются резаками с инжекторным подогревательным устройством, независимо от давления применяемого горючего газа.
Относительное расположение каналов для режущего кислорода и подогревательного пламени показано на фиг. 221. Последовательное расположение отверстий для режущего кислорода и подогревательного пламени в настоящее время применяется редко, оно пригодно лишь для резки в одном направлении, впереди должно находиться подогревательное пламя, а за ним следует струя режущего кислорода. При изменении направления резки на противоположное режущий кислород попадает на недостаточно подогретый металл и процесс резки прекращается. Значительно удобнее концентрическое расположение выходных отверстий для смеси подогревательного пламени и для режущей струи кислорода.
В резаках с концентрическим расположением выходных отверстий подогревательное пламя получает форму огненной трубки, по оси которой располагается режущая струя кислорода. Устройство с кольцевой щелью наиболее распространено в кислородных резаках малой и средней мощности, изготовляемых нашей промышленностью. Для мощных резаков кольцевая щель не даёт пламени достаточной мощности, увеличение ширины щели делает пламя неустойчивым и ведёт к обратным ударам. Поэтому для резаков средней и большой мощности рекомендуется подавать подогревательную смесь через отверстия круглого сечения, расположенные концентрически вокруг отверстия для режущего кислорода в один или два ряда.
Резаки с концентрическим расположением выходных отверстий позволяют вести резку в любом направлении; струя режущего кислорода попадает всегда на достаточно подогретый металл, что весьма удобно, а для фигурной резки, когда направление реза значительно меняется, необходимо. Поэтому в настоящее время применяются почти исключительно резаки с концентрическим расположением отверстий, а резаки с последовательным расположением отверстий почти вышли из употребления.
Мощность подогревательного пламени выбирается в соответствии с толщиной разрезаемого металла. Обычно для расчётов принимают, что 85% необходимого тепла для процесса резки получается в результате реакции сгорания железа в кислороде, а остальные 15% даёт подогревательное пламя. При конструировании резака следует обеспечить необходимую длину подогревательного пламени для того, чтобы оно могло подогревать нижележащие слои металла. В мощных резаках для резки стали больших толщин приходится применять подогревательное пламя свыше метра длиной. Длина пламени зависит от применяемого горючего газа, именно от скорости его сгорания. Быстро сгорающие газы, например ацетилен, дают короткое пламя. Газы, горящие медленнее, дают пламя более длинное; особенно длинное пламя даёт водород, которой поэтому иногда и применяется в резке металла больших толщин. Достаточно длинное пламя дают также метан, природный газ. Пламя регулируется на максимальную температуру, а поэтому имеет обычно избыток кислорода по сравнению с пламенем, применяемым для сварки.
Важное значение имеет устройство внутреннего канала режущего мундштука или сопла для режущего кислорода. До настоящего времени теоретическая часть этого вопроса плохо разработана. Обычно в нашей промышленности применяются сопла цилиндрическое или ступенчато-цилиндрическое (фиг. 222).
При этих соплах приходится пользоваться кислородом довольно высокого давления, причём необходимое давление быстро возрастает с толщиной разрезаемого металла.
Для резки стали необходимо иметь достаточно мощную струю кислорода, обеспечивающую требующуюся скорость сжигания металла. Струя на всю толщину разрезаемого металла должна быть по возможности цилиндрической с минимальным уширением для обеспечения постоянной ширины реза по всей толщине металла. Для успешного сдувания расплавленного шлака и доступа к поверхности металла скорость кислорода в струе должна быть достаточно высокой, как показывает опыт порядка 500—700 м/сек, т. е. скорость должна быть сверхзвуковой.
Цилиндрические сопла обладают низким к. п. д., и для получения необходимой скорости истечения кислорода и нужной длины цилиндрической части струи приходится прибегать к довольно высокому давлению кислорода, поступающего в резак, причём это давление быстро растёт с увеличением толщины разрезаемого металла. В настоящее время, на основе достижении газодинамики, ведётся работа по усовершенствованию формы сопел режущего кислорода. Сопла с криволинейными образующими дают значительно лучшие результаты, как показали исследования в лаборатории автора, проведённые инженером М. М. Борт. Улучшение работы сопла прежде всего проявляется в понижении рабочего давления режущего кислорода на входе в резак. Единственным обоснованием применения цилиндрических сопел в настоящее время может являться лишь простота их изготовления. Несовершенство цилиндрических сопел особенно сказывается при резке стали больших толщин. Необходимое давление режущего кислорода уже для толщины 200 мм достигает 10 атм, а для толщины 400—500 мм доходит до 20—25 атм, что является фактически пределом для цилиндрических сопел.
Для подачи кислорода высокого давления требуются специальные бронированные шланги, кислород выходит из сопла при давлении выше атмосферного и продолжает расширяться в струе, придавая ей расширяющуюся коническую форму. Значительное уменьшение давления охлаждает кислород, вследствие дросселирующего эффекта, и замедляет резку. Поэтому толщина 400—500 мм для цилиндрических сопел может считаться предельной, так как дальнейшее повышение давления режущего кислорода делает резку практически невозможной.
В мощных кислородных резках кислород режущий и кислород для подогревательного пламени подводят по отдельным шлангам, поэтому к резаку подходят три шланга: два кислородных и один ацетиленовый. Малые и средние резаки обычно изготовляются двухшланговыми, кислород подводится одним общим шлангом и уже в самом резаке распределяется на режущее сопло и на питание подогревательного пламени.
Нашей промышленностью изготовляются несколько типов кислородных резаков для ручной резки различного назначения, а также специальные резаки для установки на газорежущих машинах.
На фиг. 223 показана широко распространённый в вашей промышленности резак УР, который состоит из рукоятки 1, кислородной трубки 2, ацетиленовой трубки 3; трёх вентилей: режущего кислорода 4, подогревательного кислорода 5 и ацетилена 6.
Резак может работать на ацетилене как высокого, так и низкого давления, для чего предусмотрен инжектор 7, расположенный перед смесительной камерой 8. Режущий кислород поступает к головке 9 с мундштуками 10 и 11. Технические данные резака УР приведены в табл 2.
Таблица 2
Применяется также специальный вставной режущий наконечник к сварочной горелке СУ, показанный на фиг. 224. Наконечник состоит из инжектора 1, смесительной камеры 2, вентиля режущего кислорода 3, кислородной трубки 4 и головки 5 с мундштуками.
Наибольшая толщина разрезаемой стали 100 мм. Как уже было упомянуто, применение ацетилена для газокислородной резки необязательно, во многих случаях не только возможно, но и желательно заменять ацетилен другими, более дешёвыми и менее дефицитными горючими газами.
Ацетилен даёт слишком высокую температуру подогревательного пламени, что часто ведёт к оплавлению кромок; сверх того, ацетилен при неточной регулировке подогревательного пламени науглероживает кромки реза, что делает их способными к закалке и затрудняет последующую механическую обработку.
Замена ацетилена другим горючим газом не требует большой переделки резака, рассчитанного для работы на ацетилене. В большинстве случаев требуется лишь некоторое увеличение подачи подогревательной смеси, для чего меняется или несколько растачивается наружный подогревательный мундштук. С широким развитием газификации весьма целесообразен перевод резки на природный газ, представляющий собой обычно почти чистый метан, хорошо удовлетворяющий требованиям резки.
Резка может успешно производиться и на жидких горючих. В нашей промышленности широко известны бензорезы и керосинорезы. Бензорез или керосинорез, изготовляемый нашей промышленностью, состоит из специального резака (фиг. 225) и бака для горючего (фиг. 226).
Резак инжекторного типа состоит из вентиля 2 для подогревательного кислорода, вентиля 11 для регулировки подачи горючего, испарителя 8У инжектора 12, головки 15 со сменными мундштуками 6 и 13, подогревательного мундштука 5 для испарения горючего, ниппеля 3 для кислорода и ниппеля 1 для горючего.
Кислород, поступивший в резак, разветвляется на две части. Подогревательный кислород поступает в трубку 10, находящуюся внутри трубки 7. Трубка 10 обмотана асбестом, заполняющим трубку 7 и впитывающим горючее; к концу трубки 10 припаян инжектор 12, Горючее поступает в трубку 4, далее в трубку 7 и по асбестовой оплётке — в испаритель 8, где испаряется пламенем подогревателя 5. Режущий кислород через вентиль 9 и трубку 14 идёт к режущему мундштуку 13.
Бак для горючего (фиг. 226) состоит из резервуара 1, ручного нагнетательного воздушного насоса 2, предохранительного клапана 3, отводящей трубки 4, запорного вентиля 5, ниппеля для присоединения шланга 6. Главной особенностью бензореза является наличие испарительной камеры, в которой горючее превращается в пары, поступающие в камеру смешения, где они образуют горючую смесь с подогревательным кислородом для питания подогревающего пламени.
Технические данные резака, работающего на жидком горючем, приведены в табл. 3. Также изготовляются специальные резаки для различных назначений, например, для срезки заклёпочных головок, для вырезки жаровых труб в паровых котлах, для вырезки круглых отверстий малого диаметра, например под сборочные болты и заклёпки, для строжки и поверхностной обработки металла и т. д.
Таблица 3
Мундштук-инжектор — эффективное устройство для газокислородной резки металла
Поверхностной кислородной резкой называют процесс снятия слоя металла кислородной струей с поверхности обрабатываемой детали или заготовки с ручным или механическим перемещением резака по отношению к обрабатываемой поверхности.
По технологическим особенностям поверхностная резка может быть разделена на следующие процессы:
1. Вырезка канавок — строжка кислородной струей для получения одиночных канавок при удалении местных пороков поверхности черного проката и стального литья.
2. Строжка поверхностей — процесс удаления слоя металла (например, очистка черного проката).
Процесс обычно выполняется повторными проходами по поверхности в определенной последовательности.
Резак, являющийся основным инструментом для газокислородной резки — это устройство, в котором происходит непрерывное смешивание горючего газа и кислорода с одновременным сгоранием горючей смеси и дополнительной подачи концентрированной струи режущий кислорода вдоль центральной оси пламени. Он состоит из узла подвода газов, головки и мундштука, по центральному каналу которого, пропускается режущий кислород, а по каналам концентрически окружающим центральный, — горючая смесь, образующая подогревающее пламя.
Согласно нормативов ISO/DIS5172 в газовых резках используются устройства для смешения газов двух принципов:
1. смесители инжекторного типа;
2. смесители безинжекторные.
Смеситель инжекторного типа — это система смешивания, построенная на основе закона Бернулли, согласно которому скорость прохождения газа или жидкости по какому-либо каналу и его давление являются величинами обратно пропорциональными. Иными словами: чем выше скорость потока, тем ниже в нем давление, а при достижении потока определенной скорости давление становится ниже атмосферного. Кислород, проходя через отверстие инжектора с большой скоростью, уменьшает давление и захватывает горючий газ, подводимый по другому каналу (рис.1)
Система безинжекторного смешения — в которой горючий газ и кислород подаются при близком по значению давлении (выше атмосферного) и смешиваются при встрече после выхода из соответствующих отверстий (рис.2).
При этом также существуют две системы: внутрисопловое смешение и внешнее смешение.
Резаки с безинжекторным смешением значительно безопаснее в работе. Это объясняется тем, что в инжекторных резаках смесительное устройство, состоящее из смесительной камеры и инжектора, установлено в самом резаке в непосредственной близости к вентильному узлу. При возникновении обратного удара довольно часто происходит прогорание трубки для подачи горючей смеси, а иногда и смесительной камеры, приводит к полному выходу резака из строя и часто сопровождается травмами рабочих. В инжекторных резаках смешивание газа происходит непосредственно в мундштуке, который является сменным элементом резака, либо на выходе из мундштука (резаки с внешним смешением) и, в случае обратного удара, из строя выходит только мундштук.
У резаков с внутрисопловым смешением используются мундштуки с несколькими выходными клапанами (в виде отверстий или пазов), расположенными концентрично вокруг канала режущего кислорода параллельно или под углом к его оси. Режущий кислород проходит по соответствующей трубке резака и через головку, поступает в центральный канал мундштука. Подогревающий кислород и горючий газ — по соответствующим трубкам подводиться к головке резака. В головке они проходят по отдельным кольцевым каналам и, выходя из них, в соответствующие кольцевые каналы мундштука.
Мундштук со стороны кольцевых каналов снабжен отверстиями, расположенными под углом к оси мундштука, соединяющимися в выходные каналы и расположенные концентрично вокруг канала режущего кислорода (рис.3).
Рис. 3 схема работы газосмесительного сопла: ГГ — горючий газ; КП — кислород подогревающий; КР — кислород режущий; ГС — горючая смесь
Таким образом, горючая смесь (на рис. 3 — ГГ+КП)образуется только в выходных каналах мундштука. При возникновении обратного удара процесс горения ограничивается мундштуком, т.е. зоной заполнения горючей смесью, что практически исключает возможность распространения пламени в зону вентильного узла.
Мундштук присоединяется к головке при помощи соединительной гайки. Уплотнение между головкой и мундштуком происходит по трем концентричным коническим поверхностям с центральным углом 30° или 45°.
Сравнительные испытания этих резаков с инжекторными показали, что при равных мощностях пламени нагрев металла происходит быстрее, а ширина зоны нагрева сужается. Устойчивость к обратному удару пламени у резаков с внутрисопловым смешением даже при самых жестких испытаниях оказалась значительно больше, чем у инжекторных резаков. Это подтверждается промышленной эксплуатацией таких резаков на установках непрерывной разливки стали в течении нескольких лет.
Резаки с внешним смешением практически не подвержены обратному удару пламени и поэтому являются более безопасными при резке металлов больших толщин (при больших расходах горючего газа).
Однако из-за менее качественного смешения горючего газа с подогревающим кислородом им присущи следующие недостатки:
- более низкая температура подогревающего пламени;
- повышенный расход горючего газа;
- при настройке на максимальный расход горючей смеси часто возникает отрыв пламени от торцевой поверхности мундштука.
Для ручной поверхностной газокислородной резки (зачистки, строжки) в промышленности применяются различные по конструкции и области применения резаки, например, такие как РПК — 2-72, г. Одесса и др. Кроме того, практически на каждом крупном металлургическом предприятии имеются свои конструкции резаков для поверхностной зачистки, которые созданы и адаптированы к местным условиям заводскими умельцами.
Установки для кислородно-флюсовой резки состоят из двух основных частей:
1. флюсопитателя
2. резака (ручного или машинного)
Конструкция флюсопитателя
По конструкции флюсопитатели подразделяются на:
1. инжекторные
2. циклонные
3. с механической подачей
Применяются три схемы установок для кислородно-флюсовой резки:
1. с внешней подачей флюса
2. с однопроводной подачей флюса под высоким давлением
3. с механической подачей флюса
Схема с внешней подачей флюса
Рис. 4 Схемы подачи флюса а — с внешней подачей б — однопроводная под высоким давлением в — с
По первой схеме (рис. 4 а) флюс из бачка инжектируется кислородом и подается к резаку, укомплектованному специальной головкой. Газофлюсовая смесь, выходящая из отверстий специальной головки, засасывается струей режущего кислорода и в смеси с ним поступает в зону реза.
По этой схеме выполнены и работают установки кислородно-флюсовой резки УРХС-4, УРХС-5 и УРХС-6 конструкции ВНИИАвтогенмаша.
При эксплуатации установки с внешней подачей флюса работают устойчиво и экономично.
Однопроводная схема подачи флюса , Однопроводная
По этой схеме выполнена и работает установка флюсовой резки УФР-2 конструкции МВТУ им. Баумана.
Схема с механической подачей флюса
Схема с механической подачей флюса представлена на (рис. 4 в).
По этой схеме флюс, состоящий из смеси алюминиево-магниевого порошка с силикокальцием, из бачка при помощи шнекового устройства подается к головке резака, где увлекается струей режущего кислорода.
Флюсопитатель ФПР-1-65
Рис. 5 Флюсопитатель ФПР-1-65
на выходе из которого разветвляется на два потока:
1. один поступает в верхнюю часть бачка 1 для создания давления на флюс
2. второй поступает через регулирующий вентиль 5 по трубке 6 в регулировочное устройство
Флюс из бачка ссыпается в циклонную камеру, а поступающий через штуцер 7 флюсонесущий газ создает вихревой поток, захватывающий частицы флюса и уносящий их к оснастке резака. Давление газа в бачке 1 флюсопитателя устанавливают по манометру 2. Для выпуска газа из бачка флюсопитателя служит вентиль.
В случае повышения давления выше допустимого срабатывает предохранительное устройство (мембрана), установленное в бачке и смонтированное на колпачке горловины 3. Для механизированной кислородно-флюсовой резки, если есть необходимость дистанционного включения подачи флюса в резак, Одесский завод «Авгогенмаш выпускает специальный флюсопитатель. В отличие от флюсопитателя ФП-1-65 газ поступает в бачок и регулировочное устройство через электромагнитный переключающий клапан и фильтр.
Установка для кислородно-флюсовой резки УРХС-4 , Рис. 6 Установка для кислородно-флюсовой резки УРХС-4
Установка УРХС-4 предназначена для разделительной резки хромистых, хромоникелевых сталей, чугуна, меди, латуни и бронзы. Установка разработана институтом ВНИИАвтогенмаш, работает по принципу внешней подачи флюса к резаку (рис. 6).
Ацетилен, проходя через водяной затвор 14, и кислород из баллона 15 через редуктор 16 поступают по рукавам в резак 1. Через тройник 11 часть кислорода подается в редуктор 12, оттуда через вентиль 13 поступает в корпус флюсопитателя 10 и штуцер циклонной камеры 6, в которую поступает флюс по каналу 8 из флюсопитателя 10. Кислород, проходя канал 7, засасывает флюс и подает его по рукаву 5 в резак, затем через вентиль 2 и трубку 4 флюс поступает в сопло 3 головки резака. Режущий кислород поступает в резак 1 по шлангу 9.
Техническая характеристика установки УРХС-4
|
Скорость резки, мм/мин. |
||
|
прямолинейной |
270-760 |
|
|
фигурной |
70-475 |
|
|
Давление кислорода, кгс/см 2 |
5-10 |
|
|
Давление ацетилена, мм вод ст |
не ниже 300 |
|
|
Давление флюсоподающего кислорода, кгс/см 2 |
0,35-0,45 |
|
|
Расход кислорода, м 3 /ч |
8-25 |
|
|
Расход ацетилена, м 3 /ч |
0,8-1,1 |
|
|
Расход флюса, кг/ч |
6-9 |
|
В настоящее время вместо установки УРХС-4 наша промышленность выпускает установки УРХС-5 и УРХС-6 конструкции ВНИИАвтогенмаша. Принцип работы их подобен принципу работы установки УРХС-4, но отличается от нее некоторыми конструктивными особенностями флюсопитателя.
Установка для кислородно-флюсовой резки УРХС-5 , Рис. 7 Установка для кислородно-флюсовой резки УРХС-5
Установка УРХС-5 комплектуется резаком РАФ-1-65 и флюсопитателем ФП-1-65. Флюсопитатель имеет циклонную конструкцию, а резак — внешнюю подачу флюса. Схема установки УРХС-5 представлена на рис. 7. Установка состоит из флюсопитателя 1, резака 4, соединительных рукавов 2 и 3. Флюс из флюсопитателя 1 подается в резак 4 по рукаву 3 и через флюсоподающие сопла головки засасывается режущей струей кислорода в полость реза. Расход флюса через циклонную камеру регулируется зазором между штоком и штуцером, величина зазора изменяется маховичком, а также давлением флюсоподающего газа. Давление флюсоподающего газа регулируется редуктором, подача флюса в резак контролируется вентилем 5.
Резаки, которые могут использоваться на установке УРХС-5, работают на ацетилене или газах-заменителях ацетилена. Установка УРХС-5 используется для резки высокохромистых, хромоникелевых сталей толщиной до 200 мм, а при толщине от 200 до 500 мм применяется установка УРХС-6.
Установка для кислородно-флюсовой резки УРХС-6
Установка УРХС-6 комплектуется флюсопитателем ФП-2-65 и резаком РАФ-2-65. Устройство ее аналогично устройству установки УРХС-5. Бункер флюсопитателя установки вмещает в себя 35 кг флюса. Кислород подается от рампы из десяти баллонов, ацетилен — от рампы из трех баллонов. Резаки для кислородно-флюсовой резки отличаются от обычных (для кислородной резки) тем, что они имеют дополнительные устройства для подачи флюса. В зависимости от схемы подачи флюса они подразделяются на два типа. В резаках первого типа флюс подается в смеси с режущим кислородом к центральному каналу мундштука, резаки второго типа выполнены по схеме с внешней подачей флюса. По принципу смешения горючего газа и кислорода резаки разделяются на инжекторные и с внутрисопловым смешением.
Резак РАФ-1-65 для кислородно-флюсовой резки
Рис. 8 Резак РАФ-1-65 для кислородно-флюсовой резки
В комплект кислородно-флюсовой установки УРХС-5 входит резак РАФ-1-65 (рис. 8).
Резак изготовляется на базе серийного резака «Пламя». Он оснащен порошковым вентилем 4, служащим для включения и выключения подачи флюса. На головке резака закреплена колодочка 2, к которой присоединены две сменные втулки 3. Втулки устанавливаются под углом 25° к оси мундштука. Тройник 1 и система трубок связывают порошковый вентиль с колодочкой.
Установка УФР-5
Установка УФР-5 конструкции МВТУ им. Баумана находит применение для порошково-кислородной резки железобетона. Установка состоит из флюсопитателя, который монтируется на тележке, копьедержателя ручного или машинного резаков, кислородной рампы на 5-10 баллонов, воздушной рампы на три баллона.
Для подачи флюса используется сжатый воздух, который должен быть очищен от масла и влаги. При работе от компрессора применяется селикагелевый осушитель, а для очистки — маслоотстойник. В качестве горючего газа могут быть использованы пропанобутановая смесь или природный газ.
Рис. 9 Схема газо-кинематического флюсопитателя УФР-5
Флюсопитатель для установки УФР-5 представлен на (рис. 9).
Флюс засыпается через верхний патрубок 6, который вварен в крышку бункера 7. Рычажный механизм 3 осуществляет блокировку порошкового клапана 14 с рычажным газовым вентилем 4. Он служит для пуска и дозировки флюса и флюсоподающего газа. Тройник 8 предназначен для распределения подачи флюсоподающего газа к рычажному вентилю 4 и в циклонную камеру 15. Циклонная камера 15 обеспечивает подачу флюса в резак или копьедержатель. Закрепленный на циклонной камере вибратор 17 равномерно встряхивает бункер 1, устраняя тем самым возможность скапливания флюса перед входом в циклонную камеру 15. Бункер устанавливается на пружинах 12 для обеспечения лучшей вибрации.
Установка УФР-5 работает следующим образом
Кислород от рампового редуктора по рукаву поступает в резак или копьедержатель. Ацетилен по рукаву поступает в резак и в смеси с кислородом образует подогревающее пламя. Сжатый воздух по рукаву подается к вибратору 17, тройнику 8 и газовому вентилю 9. Для продувки циклонной камеры вначале открывают газовый вентиль 9, а затем маховичком 5 открывают рычажный вентиль 4 и порошковый клапан 14. При повороте маховичка 5 против часовой стрелки конус порошкового клапана 14 опускается и флюс из бункера 1 начинает пересыпаться в коническую камеру 2. Одновременно с этим открывается рычажный вентиль 4, и сжатый воздух проходит по каналу внутри вертикальной тяги 13, захватывая флюс из конической камеры 2 в циклонную камеру 15. Часть воздуха по рукаву 10 отводится в верхнюю часть бункера 1 и по трубке 11, которая соединяется с нижней частью конической камеры 2, выравнивает давление в бункере и конической камере. Другая часть газа по изогнутой трубке 16 циклонной камеры 15, встречая сопротивление струи воздуха, поступающего по центральному каналу циклонной камеры, создает завихрение флюса и увлекает его в рукав. Для поддержания расчетного давления флюсопитатель снабжается предохранительными мембранами 18, разрывающимися при давлении свыше 5 кгс/см2 .
Ручной и машинный резак РФР-5 установки УФР-5
Рис. 10 Ручной резак РФР-5 установки УФР-5
Рис. 11 Машинный резак РФМ-5 установки УФP-5
Рис. 12 Копьедержатель установки УФР-5
Для резки применяется ручной резак марки РФР-5 (рис. 10) или машинный — марки РФМ-5 (рис. 11).
В сравнении с обычными резаками указанные резаки имеют расширенные каналы кислородопровода с удлиненным перед соплом прямолинейным каналом режущего кислорода.
Копьедержатель представляет собой устройство, которое позволяет закреплять стальные трубки различных диаметров, обеспечивая плотное прижатие торца трубки к уплотняющей прокладке, что исключает утечку кислорода и флюса. Копьедержатель представлен на (рис. 12).
Кислород по шлангу через ниппель 1 и вентиль 2 поступает в инжектор 3, который обеспечивает подсос флюса кислородной струей, выходящей под большим давлением из центрального канала Закрепление и плотное прижатие трубки 6 осуществляется болтовыми зажимами 5 и втулкой 4.
Газовая резка металлоизделий осуществляется с помощью специальных резаков, которые обеспечивают подачу собственно кислорода и горючего газа.
Существуют разные резаки для ручной резки: предназначенные для выполнения определенных резов, используемые с разными видами резки металла кислородом, универсальные.
Резаки для ручной резки, несмотря на свое многообразие, часто имеют схожую конструкцию и работают по одному принципу.
Принцип работы резаков для ручной резки.
Принцип работы резаков, предназначенных для выполнения ручной резки металла, заключается в том, что в резак подаются газы: кислород и горючий (могут использоваться пары керосина или бензина), которые смешиваются.
Эта смесь необходима для создания газоподогревающего пламени, которым осуществляется нагрев места реза. Дальше по резаку подается струя кислорода, которая способствует окислению и выдуванию расплавленного металла.
Учитывая тот факт, что существуют разные способы выполнения реза и виды самой резки, могут применяться специализированные резаки.
Классификация резаков для ручной резки металла.
Классифицируются
Отдельные резаки могут использоваться с определенными горючими газами. Так существуют:
- резаки для ацетилена;
- резаки, применяемые для резки с газами-заменителями;
- резаки для жидких горючих (керосин, бензин).
Различают такие резаки и по принципу действия, а именно бывают инжекторные резаки, а также безинжекторные устройства.
В зависимости от необходимого давления кислорода сварщики используют резаки для высокого и низкого давления.
И последний признак, по которым различают эти приспособления, — это конструкция их мундштуков. Бывают многосопловые или щелевые.
По мнению специалистов, наиболее распространенными и удобным в использовании являются инжекторные резаки универсального типа.
Отметим, что данное устройство имеет рукоятку, трубки, по которым подводятся газы, корпус, на котором имеются специальные вентили для регулировки подачи газов, головки для мундштуков. Обычно такие универсальные резаки имеют щелевой мундштук.
Щелевые мундштуки резаков.
Заметим, что щелевой мундштук имеет в своей конструкции два мундштука: наружный и внутренний. Он либо ввертывается в головку, либо его подсоединяют специальной накидной гайкой. Кольцевой зазор, который образовывается между двумя мундштуками, служит для подачи горючей смеси. Струя кислорода подается посредством центрального канала, который находится во внутреннем мундштуке.
Остановимся более детально на принципе подачи. Кислород, через ниппель поступает в горелку и разделяется на два направления: часть газа, предназначенная для подогревательного пламени, попадает в смесительную камеру, оснащенную инжектором, другая часть непосредственно подается на головку и используется как режущая струя.
Отметим, что в смесительную камеру вместе с кислородом также поступает ацетилен. Далее эта горючая смесь по отдельной трубке подается в головку и, проходя в щель между двумя мундштуками (внутренним и наружным), сгорает, образовывая необходимое пламя для подогрева.
Многосопловые мундштуки резаков.
Второй вид мундштуков может иметь как цельную, так и составную конструкцию. Их особенность в том, что они оснащены несколькими соплами (каналами), диаметр которых может быть от 0,7 до1 миллиметра. Сопла располагаются по окружности центрального канала, предназначенного для подачи кислорода.
Заметим, что в мундштуках, предполагающих внутрисопловое смешивание, горючий газ и кислород поступают в сопла через отдельные каналы. Сгорает образованная смесь уже на выходе. Особенность такой конструкции мундштуков в том, что они могут использоваться при высокий температурах, кроме того эти устройства работают без обратных ударов пламени даже в тех случаях, когда было допущено сильное нагревание резака.
Отметим, что мундштуки с множеством сопел обычно сварщики применяют с газами-заменителями. К таким можно отнести коксовый, природный, нефтяной и прочие. Их особенность в том, что они имеют довольно низкий показатель горения.
Недостаток многосопловых мундштуков в том, что сопла время от времени могут забиваться шлаками. Именно эта особенность повлияла на использование такого вида резаков. Они менее популярны, нежели щелевые, в которых просто отсутствуют сопла.
Использование каждого из названых видов резаков определяется материалами, применяемыми во время резки, желаемыми результатами и личными предпочтениями сварщиков.
