|
|
ОглавлениеОсновы теории сварки и резки металлов. Введение Глава 2. Сварные соединения и швы Глава 3. Металлургические процессы при сварке Глава 4. Термическая резка металлов Глава 6. Напряжения и деформации при сварке Глава 7. Свариваемость металла Глава 8. Дефекты сварных соединений Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГлава 4. Термическая резка металлов4.1. Понятие и сущность процесса термической резкиРезкой металлов называют отделение частей (заготовок) от сортового, листового или литого металла. Различают механическую (ножницами, пилами, резцами), ударную (рубка) и термическую резку. Термической резкой называют обработку металла (вырезку заготовок, строжку, создание отверстий) посредством нагрева. Паз, образующийся между частями металла в результате резки, называют резом. По форме и характеру реза может быть разделительная и поверхностная резка, по шероховатости поверхности реза — заготовительная и чистовая. Термическая резка отличается от других видов высокой производительностью при относительно малых затратах энергии и возможностью получения заготовок любого, сколь угодно сложного, контура при большой толщине металла. Можно выделить три группы термической резки: окислением, плавлением и плавлением-окислением. При резке окислением металл в зоне резки нагревают до температуры его воспламенения в кислороде, затем сжигают его в струе кислорода, используя образующуюся теплоту для подогрева следующих участков металла. Продукты сгорания выдувают из реза струей кислорода и газов, образующихся при горении металла. К резке окислением относятся газопламенная (кислородная) и кислородно-флюсовая резка. При резке плавлением металл в месте резки нагревают мощным концентрированным источником теплоты выше температуры его плавления и выдувают расплавленный металл из реза с помощью силы давления дуговой плазмы, реакции паров металла, электродинамических и других сил, возникающих при действии источника теплоты, либо специальной струей газа. К способам этой группы относятся дуговая, воздушно-дуговая, сжатой дугой (плазменная), лазерная и термогазоструйная резка. При резке плавлением-окислением применяют одновременно оба процесса, на которых основаны две предыдущие группы способов резки. К способам этой группы относятся кислородно-дуговая, кислородно-плазменная и кислородно-лазерная резка. Окислением можно резать только металлы, температура воспламенения которых в кислороде ниже температуры их плавления. Это первое условие. Такой металл горит в твердом состоянии, рез получается ровным по ширине, поверхность его гладкая, продукты горения легко удаляются кислородной струей. Второе условие — температура плавления образующихся при горении окислов должна быть ниже температуры плавления разрезаемого металла. Тогда они при температуре резки жидкотекучи и легко удаляются из реза. И третье условие — разрезаемый металл должен иметь небольшую теплопроводность, чтобы легко было нагреть зону резки до температуры воспламенения. Всем этим условиям удовлетворяют железо и углеродистые стали. Температура горения железа в кислороде 1050—1360 °С, температура его плавления 1535 °С. Окислы FeO и Fe3O4 плавятся при температурах 1350 и 1400 °С. Теплопроводность железа по сравнению с другими конструкционными материалами не велика. Для сравнения рассмотрим, каким условиям, необходимым для возможности резки окислением, удовлетворяет алюминий. Его температура воспламенения в кислороде 900 °С, а плавления — 660 °С, следовательно, гореть он будет только в жидком состоянии, получить стабильную форму реза невозможно. Алюминий образует окисел А12О3 с температурой плавления 2050 °С — в 3 с лишним раза больше, чем у самого алюминия. Такой окисел будет при резке твердым, удалить его трудно. И, наконец, большая теплопроводность алюминия потребует для резки большой концентрации мощности, теплоты от его горения будет недостаточно. Поэтому алюминий резать окислением невозможно. Некоторые легирующие сталь металлы тоже образуют оксиды с высокой температурой плавления, например оксиды хрома плавятся при температуре около 2270 °С, никеля — 1985 °С, меди — 1230 °С. Поэтому высоколегированные хромоникелевые стали резке окислением не поддаются. Различают разделительную и поверхностную резку. В результате резки в обрабатываемом металлическом теле выполняют полость — рез. Полость разделительного реза 1 (рис. 4.1), имеющего форму узкой сквозной щели, ограничена боковыми поверхностями и не имеет донной поверхности. В передней части незавершенного реза находится его лобовая поверхность. Полость, образующаяся при поверхностной резке, — рез 2 — имеет донную поверхность, а также может иметь боковые и лобовую поверхности. Поверхностную и разделительную термическую резку выполняют местным проплавлением металла. Для этой цели используют источники теплоты, которые быстро нагревают до расплавления участки металла, необходимые для образования реза. Рис. 4.1. Разделительный (1) и поверхностный (2) резы: l, b, h и S — длина, ширина, глубина и толщина металла соответственно Источник должен обладать большой тепловой мощностью, а также обеспечивать высокую концентрацию тепловой энергии для того, чтобы нагрев и расплавление металла при резке происходили на участке заданной (обычно очень малой) ширины. Для повышения эффективности резки необходимо, чтобы теплота от источника равномерно (линейно) распределялась по толщине разрезаемого металла. В качестве источников тепловой энергии для резки используют энергию химической реакции сгорания металла в кислороде или электрический дуговой разряд. В первом случае говорят о так называемой кислородной (автогенной, газовой) или кислородно-флюсовой резке, во втором — о способах электрической резки. По степени механизации процесса резку подразделяют на ручную и механизированную. Ручную резку применяют на предприятиях, где объем перерабатываемого металла невелик и применение средств механизации процесса не является экономически оправданным. В ведущих отраслях промышленности уровень механизации работ по раскрою с помощью резки составляет 70—80%. Высокий уровень механизации процесса резки на современных машинах с фотокопировальным или числовым программным управлением создал предпосылки для разработки и внедрения в производство поточных комплексно-механизированных и гибких автоматизированных линий термической резки листовой стали. Для обработки заготовок из низкоуглеродистых, конструкционных и низколегированных сталей применяют обычную газовую (кислородную) резку, из высоколегированных сталей, чугуна и цветных сплавов — кислородно-флюсовую резку. Существуют особые способы кислородной резки: подводная, применяемая, как правило, при ремонтных работах под водой; кислородно-копьевая; электрокислородная. Кислородная резка является одним из основных технологических процессов в заготовительном производстве и находит применение в металлургии, металлообрабатывающей промышленности и строительстве. 4.2. Кислородная резкаГазовая (кислородная) резка представляет собой процесс интенсивного окисления металла в определенном объеме с последующим удалением жидкого оксида струей кислорода. Внимание! Авторские права на книгу "Основы теории сварки и резки металлов. Учебник" (Овчинников В.В.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
