11 група   27.03.2020р.     Урок №127-128

ТЕМА №19.   Кисневе різання металів

Урок №127-128.  Основні умови різання та розрізуваність металів  

                                 окисненням.

                               Показники режимів різання

План

            1. Умови різання металів.  

              2. Поняття про розрізуваність металів.  

              3. Показники режимів різання.

            

        Домашнє завдання : І.В.Гуменюк, О.Ф. Іваськів 

                                                   Обладнання і технологія газозварювальних робіт

                                                   ст.168-172. 

           Для вивчення теми уроків можна використати підручник або наступний матеріал

①

Основні умови різання металів окислюванням

►Температура спалаху (початку горіння) металу має бути нижчою за температуру його плавлення.

У цьому випадку метал горить у твердому стані; поверхня гладенька; краї кромок не підплавлюються; шлак легко видаляється з порожнини різа; форма різа залишається постійною. Технічне залізо горить у кисні при температурі 1050—1360 °С залежно від його стану (прокат, порошок тощо), у той час, як температура плавлення його дорівнює 1539 °С. Не ріжеться алюміній, бо температура його спалаху становить 900 °С, а плавлення — 660 °С.

►Температура плавлення оксидів і шлаків повинна бути нижчою температури плавлення металу.

В цьому випадку вони стають рідкотекучими і безперешкодно видаляються з різа кисневим струменем. Температура оксидів заліза відповідно дорівнює 1350 °С і 1400 °С, тобто це нижче температури плавлення заліза. Сталі з вмістом вуглецю більше 0,65 % мають температуру плавлення нижчу за температуру плавлення оксидів заліза і різання їх утруднюється. Деякі метали утворюють оксиди з високими температурами плавлення, наприклад, оксиди алюмінію — 2050 °С, хрому — 2270 °С, нікелю — 1985 °С, міді — 1230 °С. При звичайному окислювальному різанні вони не можуть бути видалені з різа, оскільки закривають місце окислення від струменю кисню, і різання стає неможливим.

►Метали повинні мати низьку теплопровідність, щоб не було сильного тепловідведення від місця різання.

При різанні міді, алюмінію та їх сплавів практично не вдається зосередити їх нагрівання до температури спалаху по всій товщині листа.

►Кількість тепла має бути достатньою для підтримання безперервного процесу різання.

►Утворені оксиди мають бути рідкотекучими.

►У металі має бути обмежена кількість домішок, які перешкоджають різанню.

②

Розрізуваність металів

Властивість металів розрізатися киснем без утворення загартованої ділянки поблизу місця різання називають розрізуваністю.

Шорсткість поверхні сталі полегшує її загоряння. Пухкість матеріалів знижує температуру спалаху.

Наприклад, сталевий про­кат інтенсивно окислюється при температурі 1050°С, а залізний порошок починає горіти в кисні при температурі 315°С.

При тиску кисню 25 кгс/см² і швидкості потоку 180 м/сек тем­пература спалаху низьковуглецевої сталі в кисні знижується до 700-750Х.

Чисте залізо горить у кисні при температурі 1050°С; при вмісті вуглецю 0,7% температура горіння підвищується до 1300°С.

При кисневому різанні поблизу різа утворюється зона термічно­го впливу, що сприяє утворенню тріщин при охолодженні кромок.

При різанні нержавіючих сталей можлива міжкристалічна ко­розія, тому кромки цих сталей після різання киснем часто фрезе­рують на глибину 0,5-3 мм при товщині

до 100 мм.

Для деяких високолегованих сталей після різання киснем зас­тосовують термічну обробку для відновлення структури металу на кромках. 

Розрізуваність сталей наведена в табл. 1 та 2.

Таблиця 1. Характеристика розрізуваності вуглецевих сталей

Сталь	Характеристика розрізуваності
Низьковуглецева	Якщо вміст вуглецю до 0,3 % — розрізуваність добра
Середньовуглецева	При збільшенні вмісту вуглецю від 0,3 до 0,7 % різання ускладнюється
Високовуглецева	При вмісті вуглецю від 0,7 % до 1 % різання ускладнене і необхідне попереднє підігрівання до 300—700 °С. Коли вміст вуглецю більше 1—1,2 %, то різання неможливе (без застосування флюсів)

Таблиця2. Характеристика розрізуваності конструкційних сталей

Вміст вуглецю, %	Розрізуваність сталі	Марка сталі
До 0,3	Різання в будь-яких умовах без обмежень і без підігрівання до і після різання	15Г, 20Г, 10Г2
До 0,5	У літній час добре без підігрівання, в зимовий час ускладнюється необхідністю підігрівання до 150 °С	30Г, 40Г, 30Г2, 15Х, та ін.
До 0,8	Різання утруднюється здатністю до утворення загартованих тріщин. Необхідний попередній підігрів до 300 °С	50Г-70Г, 35Г2-50Г2, 30Х-50Х та ін. 12ХМ-35ХМ, 40ХН-50ХН,
Більше 0,8	Різання утруднюється здатністю до утворення тріщин після різання. Необхідне попереднє підігрівання до 300— 400 °С і уповільнене охолодження після різання	25ХГС-50ХГС, 33ХС-40ХС, 20X3, 35ХЮА, 37ХНЗА,

Вплив легуючих елементів на розрізуваність металів

Марганець — при його вмісті до 0,6% сталі ріжуться без ускладнень, але твердість поверхні різа значно підвищується порівняно з твердістю основного металу.

Кремній — коли вміст вуглецю малий, то сталь із наявністю кремнію до 4% добре ріжеться. Коли вміст вуглецю більше 0,2% задовільно ріжуться сталі з вмістом кремнію до 2,5%.

Хром — добре ріжуться сталі з вмістом вуглецю до 0,7% і до 1,5% хрому; якщо вміст вуглецю у сталі до 0,4% і хрому до 5% не­обхідний попередній підігрів. Коли вміст хрому більше 6% сталь не ріжеться.

Нікель — при вмісті вуглецю до 0,5%, задовільно ріжуться ста­лі, до складу яких входить до 35% нікелю без значних добавок ін­ших елементів.

Вольфрам — якщо вміст вуглецю до 0,7% і вольфраму до 10%, сталь ріжеться без труднощів. Коли вміст вольфраму — 10-15%, різати можна тільки з попереднім підігрівом.

Молібден — вміст молібдену до 2% не впливає на процес рі­зання. Якщо вміст молібдену більше 3,5%, ріжуться тільки сталі з вмістом вуглецю не більше 0,3%.

Мідь — вміст міді до 0,7% на процес різання не впливає.

Алюміній — вміст алюмінію до 0,5% на процес різання не впливає. Коли вміст більший, то погіршується різання. Якщо вміст алюмінію більше 10%, сталь не ріжеться.

Сірка і фосфор— якщо загальний вміст цих елементів дохо­дить до 0,1%, то вони на процес різання не впливають.

③

Показники режимів різання

1. Потужність полум'я залежить від товщини металу, скла­ду і стану сталі (прокат або поковка). При ручному різанні, через нерівномірність переміщення різака, потужність полум'я слід збільшувати в 1,2—2 рази порівняно з машинним різанням. При різанні литих заготовок треба підвищувати потужність полум'я в 3-4 рази, тому що поверхня відливок покрита піском і пригаром.

Для різання сталі товщиною до 300 мм застосовують нормальне полум'я, а при різанні металу товщиною більше 400 мм доцільно ви­користовувати підігрівне полум'я з надлишком ацетилену для збіль­шення довжини факела і підігрівання нижньої частини розрізу.

2. Тиск ріжучого кисню залежить від товщини металу (табл.3), форми сопла і чистоти кисню. При недостатньому тиску струмінь кисню не зможе видути шлаки з місця різа і метал не проріжеться на всю товщину. Коли надто великий тиск кисню, витрати його збільшуються, а розріз буде недостатньо чистим.

Таблиця 3. Залежність тиску ріжучого кисню від товщини металу

Товщина металу, мм	5-20	20-40	40-60	60-100
Тиск кисню, кгс/см2	3-4	4-5	5-6	7-9

3. Швидкість різання повинна відповідати швидкості окиснення металу по товщині листа. Правильність вибору швидкості різання можна виявити за такими ознаками:

— при малій швидкості верхні кромки металу оплавлюються і розплавлені шлаки (оксиди) витікають з розрізу у вигляді іскр у напрямку різання (рис.1,а);

— при великій швидкості іскри вилітають в сторону, протилеж­ну напрямку різання. Можливе непрорізання металу (рис.1, в);

— при оптимальній швидкості різання потік іскр і шлаку із зворотної сторони листа відносно спокійний і направлений май­же паралельно до кисневого струменя (рис. 1, б).

Встановлено, що зменшення чистоти кисню на 1% знижує швидкість різання в середньому на 20%. На швидкість різання та­кож впливає ступінь механізації процесу, форма лінії різа, якість поверхні (чистова, чорнова).

Питання для самоконтролю.

1.   Назвіть основні умови кисневого різання металів.

2.   Розрізуваність металів – це…?

3.  Які сталі мають добру розрізуваність?

4.  Що впливає на розрізуваність сталей?

5.   Назвіть показники режиму різання сталей.

6.  Від чого залежить тиск ріжучого кисню?

7. Від чого залежить потужність полум’я?