ТЕХНОЛОГИЯ КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛА

Один из способов обработки металла, применяемого в строительстве, производстве техники, изготовлении ограждений и для многих других целей, — кислородная резка. Ее суть заключается в сгорании материала под действием струи газа. Процесс предполагает также обязательное удаление шлаков, которые неизбежно образуются при работе.

Существуют разные технологии кислородной резки. Например, низколегированные и углеродистые стали рассекаются только чистым кислородом, а для сплавов меди, чугуна или высоколегированных сталей предполагается использование специальных флюсов. Осуществляют резку вручную или при помощи соответствующего оборудования.

Принцип технологии кислородной резки металла

Технология предполагает использование максимально чистого газа. От его концентрации зависит расход. Чем качественнее газовая смесь, тем меньше ее требуется для выполнения реза. Обычно берется кислород чистотой 98–99 %. При снижении показателя на процент не только возрастает расход, но и падает скорость рассекания металла.

Подробнее о технике кислородной резки

Кислород вместе с горючим газом выходит из мундштука, начинается горение и образуется пламя, называемое подогревающим.
Металл нагревается до температуры горения. Подаваемый чистый кислород зажигает материал. Горение быстро распространяется в глубину заготовки.
Образуется сквозное отверстие. Резак перемещается, рассекая металл.

Принцип резки кислородом базируется на следующих процессах: подогрев металла, сжигание материала в кислороде и выдувание шлака. Обычно подогревательное пламя не тушат. Оно горит на протяжении всей работы. Если его загасить, металл охладится, кислород перестанет поддерживать горение, резка остановится.

Условия кислородной резки

температура плавления выше температуры воспламенения материала в кислороде (металл должен гореть в твердом состоянии, тогда срез получится ровным, его поверхность — гладкой, продукты горения легко удалятся струей кислорода);
температура плавления шлаков ниже температуры горения металла (жидкотекучие шлаки легко удаляются со среза);
выделяемого тепла должно хватать для поддержания горения;
уровень теплопроводности металла не должен быть высоким (поступающее тепло от места рассекания материала отводится, что препятствует процессу резки);
окислы, возникающие при резке, не должны быть чересчур вязкими (например, наличие хрома и кремния в составе металла приводит к образованию плохо выдуваемого шлака и затруднению технологического процесса).

Перечисленным условиям кислородной резки отвечают нелегированные и низколегированные стали. Алюминий, медь и серый чугун этим критериям не соответствуют.

Виды металлов для кислородной резки

Металлы в разной степени подходят для кислородной резки. Как уже было отмечено, лучше всего таким способом рассекаются низкоуглеродистые стали, в которых содержание углерода не превышает 0,3 %. Если уровень этого вещества более 0,7 %, то процесс идет тяжело. Высокоуглеродистые заготовки можно распилить только с помощью кислородно-флюсовой резки. Флюсы — специальные порошкообразные добавки, подаваемые вместе с газом. Их задача состоит в превращении шлаков из тугоплавких в жидкотекучие.

Высоколегированные стали также режутся с флюсами. Алюминий и сплавы алюминия кислородную резку не приемлют. Для них лучше использовать плазменно-дуговой метод.

Латунь, медь, бронза режутся только с флюсами. Известный компонент флюсовой смеси — железный порошок (ПЖ) с частицами 0,07–0,16 мм. Для рассекания нержавейки к нему добавляют алюминиевый порошок (А1IB). Также активно применяются ферросилиция и алюминиевомагниевый состав.

Дополнительные условия кислородной резки при использовании флюсов:

повышение на 20 % мощности подогревающего пламени;
согласование скорости резки с количеством флюса;
увеличенное расстояние между мундштуком и металлом.

Влияние легирующих элементов на разрезаемость стали при кислородной резке

Обычно наличие легирующих элементов затрудняет кислородную резку. Эти компоненты влияют на работу по-разному:

кремний (Si), если его содержание ниже 4 %, затрудняет процесс;
марганец (Mn), если его содержание выше 4 %, затрудняет процесс;
хром (Cr), если его содержание выше 5 %, затрудняет процесс, вызывает самозакалку кромок, уменьшает антикоррозийную стойкость материала;
никель (Ni), если его содержание выше 7 %, затрудняет процесс, вызывает образование трещин на кромках;
титан (Ti) хорошо влияет на разрезаемость;
вольфрам (W), если его содержание выше 10 %, затрудняет процесс, повышает хрупкость и твердость стали.

Особенности резки

К каждой металлической заготовке нужен свой подход. Остановимся на особенностях резки листов, поковок и труб.

Резка листов

Ручная техника применяется для обработки листов. В качестве горючего газа в этом случае часто используют ацетилен, пропан-бутан и природный газ. Первый вариант предпочтительнее, поскольку при его применении время разогрева заготовки минимально.

Листы толщиной 3–300 мм рассекаются резаками Р2А-01 или РЗП-01. Для материала толщиной до 800 мм необходимы специализированные инструменты типа РЗР-2.

При резке стали малой толщины возможны перегревы, коробление металла и оплавление кромок. Чтобы не допустить этого, лучше применять резку с последовательным расположением пламени и кислорода. Мощность пламени должна быть минимальная, а скорость работы — максимальная.

При использовании ручной кислородной резки актуальны следующие технологические приемы:

безгратовая резка (позволяет получить срезы без грата (заусенцев, избыточного выдавленного металла) на кромках, подразумевает использование сопла с расширением на выходе и кислорода чистотой более 99,5 %);
пакетная резка (позволяет получать качественные срезы тонких листов, подразумевает стягивание в одну пачку заготовок толщиной 1,5–2 мм).

Рисунок 3 — Резка листового металла

Резка поковок и отливов

Как и в случае с листами, здесь важно правильно выбрать резак для ручной кислородной резки. Для поковок и отливов подходит модель РЗР-2, работающая на пропане-бутане с кислородом. Допустимая толщина раскраиваемых изделий — 300–800 мм. В этом случае важно следить за скоростью и положением резака. Так, в начале работы он размещается под прямым углом к поверхности. К концу реза скорость следует снижать, а угол наклона увеличивать в сторону, обратную движению.

Резка труб

Кислородная резка труб актуальна для обработки торцов изделий под сварку, удаления дефектов и проделывания отверстий. Горючий газ — ацетилен или его заменители. Вручную трубы режут во всех пространственных положениях. Для работы используют универсальные и вставные резаки. Режимы устанавливают в соответствии с толщиной металла.

Другие нюансы газовой резки

Описанные технологии используют не только для листов и труб, часто технику кислородной резки применяют для профильного проката. Последовательность операций зависит от типа профиля. Уголки режут от кромки, двутавры — от полок к стойке.

Оборудование для кислородной резки

Поскольку для работы часто используют ацетилен, то в качестве оборудования нередко берут установки для ацетиленовой сварки. Вместо сварочных горелок там применяются газовые резаки. Наиболее распространенный вариант — резак инжекторного типа.

По своей конструкции резаки существенно отличаются от горелок. Они имеют дополнительные трубки, через которые подается режущий кислород, и наконечники с мелкими отверстиями для смеси газов. Центральное отверстие предусмотрено для подачи режущего кислорода.

Рисунок 4 — Схема установки для кислородной резки

Принцип работы машины для кислородной резки:

заготовка располагается горизонтально, вентили резака закрыты;
открывается кислородный вентиль, а после — вентиль горючего газа;
смесь воспламеняется и регулируется по мощности;
металл нагревается по площади реза;
открывается вентиль с режущим кислородом, активирующим горение при достижении разогретого металла;
в процессе появляются окислы, они удаляются струей кислорода;
при окончании работы сначала закрывают вентиль режущего кислорода, потом горючего газа, в завершении — горелки.

Основной инструмент комплекта кислородной резки — резак. Существуют классификации этих элементов:

по виду горючего газа (резаки для жидких горючих смесей, ацетилена, газов-заменителей);
степени автоматизации (ручные, машинные);
назначению (специальные и универсальные);
смешиванию газов (безинжекторные и инжекторные);
мощности пламени (большая, средняя, малая).

Преимущества кислородной резки

Технология кислородной и кислородно-флюсовой резки имеет массу преимуществ. Среди них:

большие толщины рассекаемого металла (до 500 мм), ограниченные лишь конструктивными особенностями установок кислородно-флюсовой резки;
низкая себестоимость;
высокое качество (современные машины позволяют достичь приемлемой ширины реза, отсутствия конусности реза, чистых кромок, не требующих обработки);
возможность использования многорезаковых схем.

Качественную кислородную резку осуществляют специалисты «МетиСтр», в арсенале которых — высокоточные станки и богатый опыт.