Газокислородная резка металла

 

Одним из самых популярных и ранее, и сегодня, видом резки металла, является газокислородная резка. Столь высокую популярность этот вид приобрел за счет своего высокого коэффициента производительности. Этот высокий показатель обеспечивается благодаря тому, что способ имеет совершенно иной принцип действия, нежели иные виды резки металла – это принцип нагревания, плавления и горения металла.

Газокислородная резка заключается в следующем. Перед тем как начать рез металлической заготовки, обязательно нужно предварительно разогреть место, где будет производиться резка до такой температуры, при которой металл будет воспламеняться. Это выполняется за счет подогревательного пламени резака, без включения в работу режущего кислорода.

В зависимости от того, насколько толстый металл, какой вообще вид металла используется, за счет состояния его обрабатываемой поверхности, нагрев также будет разным. В целом, он может длиться от 5 до 45 секунд. Как только будет достигнут достаточный нагрев, в работу подают кислород. После того, как плазменная струя прорежет весь металл по толщине, начинается равномерное перемещение инструмента (резака), вдоль линии реза. В работе, кислород выполняет несколько функций – прежде всего, режет нагревшийся металл, и, во-вторых, он удаляет оксиды, которые образуются на поверхности режущего металла. Также, за счет большого количества выделяющейся теплоты, в обрабатываемом металле подогреваются его соседние слои.

Стоит отметить, что во время работы, сопла резака должны находиться на одинаковом расстоянии от металла, а точнее его поверхности. Нельзя наверняка сказать, каким должно быть это расстояние точно, ведь это зависит от множества факторов. Поэтому, как правило, это расстояние подбирается на основании опыта.

Среди недостатков данного способа является то, что далеко не все металлы поддаются резке, или поддаются, так сказать, «удобной» резке. К примеру, у вас не получится с помощью газокислородного резака, разрезать заготовку из алюминия, из элементарных соображений. Дело в том, что температура плавления алюминия, составляет всего 660°С, а температура горения материала, составляет всего 900°С. В результате, при попытках разрезать алюминиевый лист или заготовку, в месте реза вы не сможете получить желаемую, стабильную форму, так как алюминий просто начнет течь. К тому же, во время горения, алюминий будет образовывать большое количество оксидов, температура плавления которых составляет 2500°С. Поэтому, данный окисел получится слишком твердым и удалить его будет крайне сложно. И, заключающим фактором невозможности газокислородной резки алюминия является то, что этот материал очень эффективно и хорошо проводит тепло. Поэтому, чтобы резать алюминий, нужна очень высокая концентрация мощности устройства, а также очень большой расход газа. По тем же причинам, резке не поддаются металлы, имеющие высокую степень легирования, а также высокоуглеродистые или хромоникелевые стали.

Недостатком данного способа также является сравнительно большая ширина реза, вдоль которого всегда будут оставаться наплывы и окислы, а также образовываться грат. Плохое качество реза, а также невозможность, или сложная возможность прохода резаком по криволинейным поверхностям и контурам небольших радиусов. Значительное термическое воздействие на металл, также может давать некоторые последствия (например, металл может стать хрупким). Неравномерный нагрев во время газокислородной резки приводит к напряжению внутри металла, а также его деформации. Поэтому в случаях, когда необходима геометрическая точность и качество, такой способ не подойдет.

 

74. Электродуговая и плазьменно – дуговая резка.

Электродуговая резка металлов позволяет разделять их на части путем выплавления металла в месте реза угольными или металлическими электродами. При резке угольным электродом диаметром 10-20 мм применяют прямую полярность; сила тока равна 400-1000 А. Резку материала толщиной до 20 мм можно производить на переменном токе при силе тока 280 А. Применение металлических электродов с толстой обмазкой повышает качество резки, уменьшает ширину реза и дает более ровные кромки. Дуговую резку применяют при разборке старых металлоконструкций, магистральных трубопроводов, разделке металлического лома, удалении литниковой системы, резке цветных металлов, стали и чугуна, прожигании отверстий, а также при выполнении ремонтных и монтажно-сборочных работ. Воздушно-дуговую резку стали и цветных металлов осуществляют на постоянном токе с обратной полярностью угольным электродом при давлении воздуха 0,2-0,6 МН/м²(МПа). Эта резка основана на расплавлении металла и выдувании его струей сжатого воздуха. Струя сжатого воздуха 2 поступает в резак 1 и вытекает вдоль электрода 3

Плазменно-дуговая резка является прогрессивным высокопроизводительным способом резки металлов. Она осуществляется путем глубокого проплавления металла сжатой дугой в зоне резания и удаления частиц расплавленного металла газовым потоком. На рис. 80 представлена схема процесса. Дуга возбуждается и горит между вольфрамовым электродом / и разрезаемым металлом 5. Ток постоянный прямой полярности. Электрод находится внутри охлаждаемого медного мундштука 2. В канал мундштука под давлением подается плазмообразующий газ, струя которого сжимает столб дуги 3, Под действием дуги газ разогревается до высокой температуры, образуя плазму с температурой > 10000°G. Струя плазмы 6, имея высокую температуру и большую скорость истечения, проплавляет металл по линии реза 4 и выдувает расплавленный металл из зоны резания.? Плазменно-дуговую резку можно применять для резки легированных и углеродистых сталей, чугуна, цветных металлов и их сплавов. Наиболее рационально и экономично ее применение при резке высоколегированных сталей, цветных металлов и их сплавов. Электроды изготовляют из лантанированного вольфрама ВЛ-10или торированного вольфрама ВТ-15. Плазмообразующими газами служат чистый аргон высшего сорта (ГОСТ 10157-73), технический азот 1-го сорта (ГОСТ 9293-59), смеси аргона с техническим водородом, воздух. Источниками питания дуги являются однопостовые сварочные преобразователи ПСО-500 и выпрямители ВКС-500. Для обеспечения повышенного напряжения холостого хода используют последовательное включение двух-трех преобразователей на одну дугу.

75. Наплавка и метализация поверхностей

Наплавка – это нанесение с помощью сварки плавлением слоя металла на поверхность изделия. Наплавку применяют как при ремонте изношенных деталей для восстановления их исходных размеров (восстановительная наплавка, ремонтная наплавка), так и при изготовлении новых изделий (наплавка слоёв с особыми свойствами, например, коррозионно-стойких, антифрикционных, особо твёрдых, электропроводных слоёв). Масса наплавленного металла обычно не превышает нескольких процентов от общей массы изделия. Проплавление основного металла и его перемешивание с наплавленным металлом должны быть минимальными для сохранения механических свойств наплавляемого слоя.

Для наплавки используют большинство известных способов сварки плавлением. Самым простым способом наплавки является ручная дуговая наплавка. Также применяют автоматическую дуговую наплавку под флюсом, многоэлектродную наплавку, при которой одновременно плавятся несколько электродных проволок, иногда заменяемых широкой лентой малой толщины. Для наплавки большого количества металла (толщина наплавляемого слоя не менее 5 мм) используют электрошлаковую наплавку. Существует много разновидностей наплавки с использованием плазменной дуги или газового пламени. В последнее время очень широко применяется лазерная наплавка, позволяющая, в частности, эффективно исправлять точечные дефекты и практически не приводящая к деформации изделия после наплавки.

Металлизация – это нанесение металлического покрытия на поверхность изделия путём осаждения на ней жидкого металла, распыляемого газовой струёй. При подаче металлической проволоки к источнику нагрева происходит её быстрое расплавление, и жидкий металл под давлением газовой струи (обычно, сжатого воздуха, хотя при напылении коррозионно-стойкими сталями и алюминиевыми сплавами, как правило, используют азот) порядка 0,5 МПа распыляется на частицы размером 0,001…0,2 мм, которые подхватываются этой струёй и с большой скоростью, доходящей до 300 м/с, ударяются о поверхность детали, соединяясь с ней.

Металлизация дает возможность покрывать поверхности деталей почти из всех металлов независимо от формы поверхностей. Толщина наносимого слоя металла может колебаться от 0,02 до 10 мм и более. Поскольку металлизация вызывает лишь небольшой нагрев покрываемой поверхности (обычно не более 70°С), то она не приводит к структурным изменениям в покрываемом материале, благодаря чему можно наносить слой покрытия на любые материалы: металл, пластмассу, дерево, резину и т. п.

Металлизацию применяют для защиты от изнашивания, коррозии, а также в декоративных целях для таких изделий, как цистерны, бензобаки, мосты, изнашивающиеся части валов, подшипников и других деталей машин. По сравнению с наплавленным слоем металлизированный (металлизационный) слой имеет меньшую прочность и плотность, поэтому его нельзя применять для восстановления изношенной детали ответственной прочности, а можно применять лишь для восстановления размеров малонагруженных деталей. Металлизация практически не повышает прочность деталей, особенно при работе в условиях ударных или знакопеременных нагрузок, но может значительно повысить поверхностную твёрдость. При металлизации поверхностей, работающих в условиях повышенного трения, следует учитывать сравнительно малую сцепляемость металлизированного слоя с основным металлом. Многочисленные испытания показывают, что при сухом трении металлизированный слой работает на истирание, как правило, значительно хуже, чем основной металл. В условиях жидкостного и полужидкостного трения металлизированный слой работает удовлетворительно.

76.----------------

77. Электроэрозионная обработка, электроимпульсная обработка

Электроэрозия представляет собой изменение структуры и формы металла путем воздействия электрического разряда. Она возникает при создании напряжения между электродами. Одним из них служит изделие из металла, а вторым – рабочий электрод.

Если по электродам пропускать ток, то в пространстве между ними возникнет напряжение за счет электрического поля. При сближении расстояния между электродами до критического возникнет разряд, служащий проводящим каналом электричества.

Чтобы повысить силу разряда электроды помещаются в жидкость, являющуюся диэлектриком, в качестве которой используют различные масла минерального характера или керосин. Проходящий по образованному каналу ток, нагревает диэлектрическую жидкость, доводя ее до кипения и последующего испарения с образованием газового пузыря. Внутри этого пузыря возникает мощный разряд, сопровождающийся потоком электронов и ионов.

Бомбардируя электрод, они создают плазменный поток. В результате в зоне разряда температура повышается до 10000–12000°C и мгновенно расплавляет металл с образованием эрозионного углубления в виде лунки. Значительная часть расплава испаряется, а на поверхности металла в лунке после его остывания остается слой, состав которого отличается от состава исходного металла.

Электроимпульсная обработка металлов относится к одному из электроэрозионных методов. Многие семинары выставки посвящены именно этому.

Различают такие электроэрозионные методы:

1.электроискровой,

2.электроимпульсный,
3.высокочастотный электроискровой,

4.высокочастотный электроимпульсный,

5.электроконтактная обработка.

Во время проведения электроимпульсной обработки металлов получают дуговой разряд от применения электрических импульсов очень большой длительности (500 – 10 000 мкс).

Следует обратить внимание на то, что на соблюдение точности параметров и шероховатости поверхностей, которые обрабатываются, влияет выбранный метод обработки. Так, например, для обработки штампов целесообразнее применять электроимпульсную обработку. В ходе этой обработки снятие металла осуществляется в десятки раз быстрее, чем во время электроискровой обработки. Однако максимально эффективен электроимпульсный метод при выполнении работ по обработке небольших отверстий сложной формы.

Отличительной особенностью электроимпульсной обработки металлов является использование однополярной формы импульсов, что способствует концентрации всей энергии исключительно на процессе разрушения металла обрабатываемой детали. Это позволяет повысить активность процесса обработки, снизить расход электродов, а также существенно снижает температуру межэлектродного пространства, а значит, дает возможность применить графитированные электроды, которые обеспечивают высокий уровень обработки. В этом можно убедиться после ознакомления с тематическими выставочными стендами.

78. Электрохимическая обработка

Электрохимическая обработка (ЭХО) — способ обработки электропроводящих материалов, заключающийся в изменении формы, размеров и (или) шероховатости поверхности заготовки вследствие анодного растворения её материала в электролите под действием электрического Механизм съема (растворения, удаления металла) при электрохимической обработке основан на процессе электролиза. Съем металла происходит по закону Фарадея, согласно которому количество снятого металла пропорционально силе тока и времени обработки. Один из электродов (заготовка) присоединен к положительному полюсу источника питания и является анодом, а второй (инструмент) — к отрицательному; последний является катодом.

Особенностями электролиза являются пространственное окисление (растворение) анода и восстановление (осаждение) металла на поверхности катода. ПриЭХО применяют такие электролиты, катионы которых не осаждаются при электролизе на поверхности катода. Этим обеспечивается основное достоинство ЭХО перед электроэрозионной обработкой — неизменность формы электрода-инструмента. Для стабилизации электродных процессов при ЭХО и удаления из межэлектродного промежутка продуктов растворения (шлама) применяют принудительную подачу в рабочую зону электролита, то есть прокачивают его с определенным давлением.

тока.

79. Электроконтактная обработка

Один из видов электрофизической и элекрохимической обработки металлов. Электроконтактная обработка основана на локальном нагреве заготовки в месте контакта с электродом-инструментом и удалении размягченного или расплавленного металла из зоны обработки механическим способом: относительным движением заготовки или инструмента.

Источником теплоты служат импульсные дуговые разряды.

Этот вид обработки рекомендуется для крупных деталей из углеродистых и легированных сталей, чугуна, цветных сплавов, тугоплавких и специальных сплавов.

Этот метод применяют для зачистки отливок от заливов, отрезки литниковых систем, зачистки проката, шлифования коррозионных деталей из труднообрабатываемых сплавов.

45- Анодно-механическая обработка

способ обработки металлов комбинированным электрохимическим и электроэрозионным воздействием электрического тока на изделие в среде электролита. Разработан в СССР в 1943 инженером В. Н. Гусевым.

Обрабатываемое изделие (анод) и электрод-инструмент (катод) включают, как правило, в цепь постоянного тока низкого напряжения (до 30 в). Электролитом служит водный раствор силиката натрия Na2SiO3 (жидкого стекла), иногда с добавлением солей других кислот. В качестве материалов для электродов-инструментов применяют малоуглеродистые стали (08 кп, 10, 20 и др.). Под действием тока металл изделия растворяется и на его поверхности образуется пассивирующая плёнка (см. Пассивирование). При увеличении давления инструмента на изделие плёнка разрывается и возникает электрический разряд. Его тепловое действие вызывает местное расплавление металла. Образующийся шлам выбрасывается движущимся инструментом. Изменяя электрический режим и давление, можно получить изделия с различной шероховатостью поверхности (до 9-го класса чистоты).

Работа по съёму металла при А.-м. о. осуществляется электрическим током в межэлектродном зазоре почти без силовой нагрузки на узлы анодно-механического станка в противоположность металлорежущим станкам, в которых эти узлы сильно нагружены. Интенсивность съёма металла практически не зависит от механических свойств обрабатываемых металлов и инструмента (твёрдости, вязкости, прочности), поэтому А.-м. о. целесообразно применять для изделий из высоколегированных сталей, твёрдых сплавов и т. п. Высокий технико-экономический эффект А.-м. о. даёт именно при обработке таких материалов: увеличивается производительность, уменьшаются количество отходов и расход энергии, резко снижаются затраты на инструмент. При доводочных работах А.-м. о. позволяет получить высокое качество поверхности.