11 група    21.05.2020р.   Урок №31-32

ТЕМА №2.  Кисневе і плазмове різання

Урок №31-32.  Кисневе різання деталей з вуглецевих

                             та легованих сталей

                                                                            

  План

         1.  Основні умови різання металів окисненням.

         2. Розрізуваність металів.

           3.  Показники режиму різання.

         Домашнє завдання :     опрацювати наступний матеріал, 

                                                         дати відповіді на контрольні питання
                                                                    І.В.Гуменюк, О.Ф. Іваськів 

                                                   Обладнання і технологія  газозварювальних  робіт

                                                   ст. 190-191.  

      Для вивчення теми уроків можна використати підручник, або наступний     матеріал  

1. ОСНОВНІ УМОВИ РІЗАННЯ МЕТАЛІВ ОКИСНЕННЯМ

1.   Температура спалаху (початку горіння) металу повинна бути нижча температури 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 та ін.), у той час, як температура плавлення його дорівнює 1539°С. Не ріжеться алюміній, бо температура його спалаху становить 900°С, а плавлення — 660°С.

2.   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 РеО і Ре₃0₄ відповідно дорівнює 1350°С і 1400°С, тобто нижча температури плавлення заліза. Сталі з вмістом вуглецю більше 0,65% мають температуру плавлення нижчу температури 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 окиснювальному різанні вони не можуть бути видалені з різа, тому що закривають місце окиснення від струменю кисню, і різання стає неможливим.

    3.Метали повинні мати низьку теплопровідність, щоб не було сильного тепловідводу від місця різання. При різанні міді, алюмі­нію та їх сплавів практично не вдається зосередити нагрівання їх до температури спалаху по всій товщині листа.

4.Кількість тепла повинна бути достатньою для підтримання безперервного процесу різання.

5.Утворені оксиди повинні бути рідкотекучими.

6.У металі повинна 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 окиснюється 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 700-750°С.

Чисте залізо горить у кисні при температурі 1050°С; при вміс-ті 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 необхідний попередній підігрів до 300-700°С. Коли вміст вуглецю більше 1—1,2%, то різання не­можливе (без застосування флюсів)

        Таблиця 2. Характеристика розрізуваності конструкційних сталей

Вміст вуглецю,             %	Розрізуваність сталі	Марка сталі
До 0,3	Різання в будь-яких умо­вах без обмежень і без пі­дігріву до і після різання	15Г, 20Г, 10Г2, 15М, 15НМ та ін.
До 0,5	У літній час добре без пі­дігріву, в зимовий час уск­ладнюється необхідністю підігріву до 150°С	30Г, 40Г, 30Г2, 15Х, 20Х, 15ХФ, 10ХФ, 15ХГ, 20М, 12ХНЗА, 20ХНЗА 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, 12Х2Н4А-20Х2Н4А 40ХФА, 5ХНМ, ШХ10, 25ХМФА та ін.
Більше 0,8	Різання       утруднюється здатністю   до   утворення тріщин після різання. Необхідний попередній пі­дігрів до 300~400°С і упо­вільнене охолодження піс­ля різання	25ХГС-50ХГС,      33ХС-40ХС,      20ХЗ, 35ХЮА, 37ХНЗА,      35Х2МА, 25НВА,      38ХМЮА, 40ХГМ,      45ХНМФА, 50ХГА,      50ХФА, 50ХГФА, ШХ15, ШХ15СГ та ін.

3. ПОКАЗНИКИ РЕЖИМУ 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 окис-нення 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;

при великій швидкості іскри вилітають в сторону, протилеж­ну напрямку різання. Можливе непрорізання металу;

при оптимальній швидкості різання потік іскр і шлаку із зворотної сторони листа відносно спокійний і направлений май­же паралельно до кисневого струменя.

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.            Охарактеризуйте термін «термічне різання».

2.            У чому суть різання плавленням?

3.            Назвіть способи різання металів.

           4. Яка допустима шорсткість поверхні при кисневому і плазмово-дуговому різанні?