Газокислородная резка металла

Газокислородная резка металла

Газокислородная резка металла – это процесс основанный на интенсивном окислении металла в струе кислорода и удаление давлением струи окислов с зоны реза. В процессе резки нагрев металла происходит до температуры его плавления.

Кислород выступает в качестве окислителя. Вступая в реакцию с нагретым металлом, кислород вызывает его окисление и немедленное выгорание. Расплавленные окислы металлы выдуваются из зоны реза.

Оборудование для газовой резки

Для выполнения данного вида работ необходимо иметь следующее оборудование:

Газокислородный резак.

Резак для газовой резки является самым главным оборудованием для разрезания металлов. На сегодняшний день большинство резаков являются инжекторными. Они способны разрезать метал толщиной до 300 мм. По устройству резак похож на газовую горелку. Но в отличии от неё, имеет дополнительную трубку для подачи кислорода в инжекторную камеру. В этой камере происходит смешивание кислорода с горючим газом. Также для кислорода на резаке предусмотрен дополнительный вентиль. Он служит для регулировки подаваемого кислорода.

Баллон с горючим газом.

В качестве горючего газа для резки металлов применяют пропан. Можно применять ацетилен, но для порезки это сильно дорого. Пропан имеет температуру горения ниже, чем ацетилен, но его всё равно достаточно для прорезки конструкционных сталей.

Баллон с кислородом.

Хранит кислород в газообразном состоянии.

Редуктор.

Служит для понижения величины давления кислорода или горючего газа. Устанавливается на баллон вместе с манометром и служит для регулировки давления газа при газовой резке. Для кислорода свой редуктор, для горючего газа – свой. Перепутать их невозможно поставив не на тот баллон, так как они имеют разную резьбу.

Манометр давления.

Устанавливается на редуктор. Манометр служит для контроля регулируемого давления кислорода или горючего газа.

Рукава

Рукава для газовой резки, представляют собой резиновые шланги из плотной резины. Нельзя ставить на кислород рукава для горючего газа, так как они рассчитаны под разное рабочее давление. Так же имеют разную резьбу.

Предохранительные затворы.

Служит для защиты сварочных рукавов, а также защищает баллоны от обратного удара. Не даёт пламени пройти через рукава и попасть внутрь баллона. Устанавливается между баллоном и резаком на каждый рукав.

Технология газовой резки металла

Под технологией газовой резки, подразумевается комплекс последовательных действий, к которым относится:

Подготовка поверхности металла к порезке.

Перед тем как приступить к процессу резки, следует выполнить зачистку поверхности разрезаемого металла. Необходимо удалить окалину, ржавчину и других загрязнения. Зачистить поверхность можно металлической щёткой. Ширина зачистки участка в месте реза около 30-50 мм.

Порядок зажигания резака.

Все вентили на резаке должны быть закрыты. С начало необходимо открыть вентиль с кислородом. Следом открывается вентиль горючего газа. На расстоянии от мундштука подносится зажженное пламя. Будьте осторожны. В момент зажигание, пламя резака уже насыщенно кислородом и сразу будет иметь высокую температуру. Берегите пальцы. Отрегулируйте пламя с помощью двух вентилей на резаке.

Начало резки.

Для начала необходимо прогреть пламенем резака поверхность разрезаемого металла. Подогрев производить до оплавления поверхностного слоя металла. Резак держать вертикально относительно поверхности металла. При большой толщине металла (свыше 50 мм), мундштук резак можно направить под угол 10-15º относительно металла. Это улучшит прогрев металла.

Расстояние от сопла до металла.

Для качественной резки, прежде всего необходимо, чтобы ядро пламени находилось на расстоянии 2-3 мм от поверхности металла. В процессе резке рекомендуется на протяжении всего процесса выдерживать это расстояние. Для выполнения прямолинейных резов есть возможность использование дополнительных тележек прикрепляемых к резаку. Для резки толстолистового проката толщиной свыше 80 мм расстояние от мундштука до металла необходимо увеличивать в двое.

Положение резака при резке.

При резке металла толщиной до 50 мм резак необходимо держать под углом 20-30º в сторону, обратную движению.

Скорость резки.

Соблюдение оптимального режима скорости очень важно. При маленькой скорости резки происходит интенсивное оплавление кромок разрезаемого металла. Большая скорость приведёт к не полному прорезанию поверхности металла.

В таблице ниже будут приведены приблизительные данные по скорости резки слали в мм/мин:

Толщина разрезаемой стали в мм

Расход горючего газа

Расход горючего газа напрямую зависит от толщины разрезаемого металла. Другими словами, чем толще метал, тем естественно больше расход газа.

В таблице ниже будут приведены приблизительные данные по расходу горючего газа:

Давление газа при газовой резке и расход кислорода

В таблице ниже будут приведены данные по давлению режущего кислорода:

В таблице ниже будут приведены данные по расходу кислорода при газовой резке металла:

При окончании работы.

Закрывается резак в обратной последовательности. Прежде всего, необходимо перекрыть подачу кислорода, а только затем перекрывается горючий газ.

Основные условия газокислородной резки

Не все металлы поддаются кислородной резке. Вот необходимые условия без которых не сможет произойти процесс газокислородной резки:

• Температура плавления металла должна быть выше, чем температура его воспламенения в кислороде. Что такое температура воспламенения? Температура воспламенения – это температура нагрева, при которой металл начинает окисляться.
• Температура плавления окислов металла должна быть ниже, чем температура плавления самого металла. Иначе окислы не дадут металлу окислиться. Самым известным таким металлом является алюминий. Температура плавление его окисной плёнки около 2050º С, что выше температуры кислородного пламени.

В таблице ниже будут приведены температуры плавления различных металлов:

• Температура выделяемая при сгорании металла должна обеспечивать непрерывный процесс резки.
• Разрезаемый металл не должен иметь слишком большую теплопроводность. Иначе тепло выделяемое для нагрева металла будет отводиться от зоны реза. Такие металлы: алюминий и медь.
• Окислы образуемые в процессе резки должны свободно выдуваться с зоны реза.
• Химические элементы, находящиеся в металле не должны затруднять резанье и способствовать закалке металла.

Техника безопасности при газовой резки стали

Процесс резки стали сопровождается рядом опасных факторов: возгорание, взрыв и т.д. Следует придерживаться следующим правилам:

Пару слов о пропановом резаке Р3П

Р3П предназначен для резки металла с помощью горючей смеси(пропан+кислород). Данная модель пользуется спросом, из пропановых резаков его можно назвать самым популярным, продается он регулярно. Производится резак в Ижевске, поэтому качество приличное. Еще данная модель имеет название ДЖЕТ 055. Но все знающие газорезчики называют его просто — р3п.(длина 480 мм). Кстати, есть еще удлинненная модель — на 800 мм и на 1000 мм. Стоят немного подороже. Рассмотрим инструмент более подробно.

Предназначен он для кислородной резки стали(низкоуглеродистая и низколегированная), то есть для обычного чермета. Очень часто мне приходилось видеть, как этим резаком режут металл прямо в полях(например вы нашли в поле или лесу тяжеленную деталь от трактора весом килограмм этак 300, как ее увезти на пункт металлосдачи — конечно же разрезать по кускам — вот тут-то такой резачок и пригодится).

Для резки вам понадобится 2 баллона с газон — горючий(пропан) и кислород. Также нужен будет кислородный рукав на 9 мм, 2 редуктора — пропановый(оранжевый) и кислородный(синий) и собственно сам резак.

Состоит он из ствола(2 трубки), на конце утолщение — смесительная камера, где смешиваются 2 газа, образуя горючую смесь. Далее идет наконечник, состоящий из двух мундштуков — внутренний и наружный. Имеется 2 штуцера для подключения пропана и кислорода. Кстати, когда будете прикручивать к штуцеру пропана переходник для присоединения шланга, то там левая резьба, поэтому закручивайте в обратную сторону. На штуцере кислорода обычная, правая резьба.

У резака 3 клапана — горючий газ, кислород и собственно режущий клапан — кислород реж.

Комплектация:
Сам резак
2 ниппеля(переходник для шланга)
2 гайки (левая для пропана, правая для кислорода)
2 дополнительных мундштука №1 и №3, номер 2 уже установлен.

Номера мундштуков — для регулировки силы и толщины пламени, номер 3 имеет толстое отверстие, поэтому пламя сильнее и толще — для резки чего-то толстого и крупного. Если необходимо сделать тонкий рез — тогда ставится мундштук номер 2 или вообще 1. Соответственно, мундштук с более толстым отверстием «жжет» больше газа, расход горючей смеси выше.

Пропан подключается к нижнему штуцеру, кислород — к верхнему. Перед началом работы убедитесь, что все соединения надежно закреплены и отсутствует утечка газа. Все крепления должны быть на хомутах, герметичными. Далее устанавливаем давление газа согласно таблице в инструкции. Затем открываем на четверть оборота кислородный клапан, потом на 1 оборот клапан пропана. Отрегулируем пламя клапанами резака, далее открываем клапан режущего газа — кислорода. Можно работать. Выключать газ в следующем порядке — сначала горючий газ, потом кислород.

Резка металла с помощью пропанового резака Р3П выручит в условиях недоступности электричества, когда нет возможности работать болгаркой. Кстати, небольшая таблица, какой номер внутреннего мундштука подходит для какой толщины разрезаемого металла:

№1 5-25 мм
№2 до 50 мм
№3 до 100 мм
№4 50-100 мм
№5 100-200 мм
№6 200-300 мм

Если устанавливаете внутренний мундштук №5 и №6, то для них уже нужен другой внешний мундштук — №2. Пятый и шестой номера предназначены для разрезания очень толстого металла, поэтому они удлиненные и имеют большой диаметр отверстия.

Примерная цена Р3П — 1400 рублей.
Р3ПС(800 мм) — 1950 рублей
Р3ПС(1000 мм) — 2050 рублей

Газовая резка VS плазменная резка

Плазменная резка стала распространена благодаря точности и качеству реза, но традиционная газовая резка еще применяется в различных технологических процессах.
Резка кислородом по-прежнему широко используется для работ, требующих высокой степени мобильности и маневренности, особенно для резания толстых стальных заготовок.

Оба процесса имеют свои преимущества и ограничения: толщина материала, качество резки, маневренность и стоимость компонентов — лишь некоторые моменты, которые следует учитывать при выборе. Ниже рассмотрим преимущества и особенности каждого.

Что такое кислородная резка?

При кислородной резке пламя кислородного-топливной смеси предварительно нагревает сталь до температуры воспламенения.

Кислородная струя направляется на металл, создавая химическую реакцию с образованием оксида железа, также известного как шлак. Мощный поток кислорода удаляет шлак из пропила.

При использовании кислородных горелок качество резки, время предварительного нагрева и толщина металла зависят от типа топливного газа. В процессе задействуют один из четырех топливных газов в сочетании с кислородом: ацетилен, пропан, пропилен и природный газ.

Для чего используется резка кислородом?

Ручная кислородная резка распространена в проектах с малыми объемами, когда использование дорогостоящих агрегатов экономически не обосновано.
Например, подготовка деталей для последующей ковки и штамповки, в литейных цехах, резка труб.
Кислородная резка эффективна при работе с толстой сталью и черными металлами.

Существуют кислородно-топливные горелки, которые можно использовать для нескольких процессов, таких как резка, сварка и пайка.

Преимущества кислородной резки:

• Неоспоримый плюс этого процесса — низкие первоначальные затраты и портативность компонентов по сравнению с аппаратами плазменной резки.
• Способность быстро резать более толстую сталь, в добавок, универсальность системы.

Что такое плазменная резка?

На базовом уровне плазменная резка — это процесс, в котором высокоскоростная струя ионизированного газа подается из отверстия сужающего сопла. Высокоскоростной ионизированный газ — плазма, проводит электричество от горелки плазменного резака к заготовке. Плазма нагревает заготовку, расплавляя материал.
Для различных типов металла используются разные газы: черные металлы и сплавы разрезаются с использованием активных газов — кислород. Неактивные, инертные газы: азот, аргон, — применяются при резке цветных металлов и сплавов.

Скоростной поток плазмы, создаваемый встроенным или отдельно подключенным компрессором, механически сдувает расплавленный металл, разделяя материал.

Для чего нужна плазменная резка?

Плазменная резка выполняется на любом типе проводящего металла, например: цветные металлы, мягкая сталь, алюминий и нержавеющая сталь. С помощью плазменного аппарата мягкая сталь режется быстрее чем сплавы.

Плазменная резка идеально подходит для резки заготовок толщиной менее 25 мм. Плазменная резка отлично справляется с нестандартными задачами, такими как резка металлической пены: металла с ячеистой структурой, который практически невозможно разрезать с использованием кислородной резки. По сравнению с механическими средствами, плазменная резка, как правило, намного быстрее и легче выполняет нелинейное резание.

Преимущества плазменной резки:

• Плюсы плазменной резки включают простоту использования, лучшее качество кромки и большую скорость перемещения.
• Плазменная резка не зависит от окисления, поэтому может резать алюминий, нержавеющую сталь и любой другой проводящий металл.
• Работа с любыми металлами: черными, цветными, тугоплавкими.
• Производительность при разделке металла малой и средней толщины в 3 раза выше ручной кислородной резки.
• Точечный, локальный нагрев поверхности, без лишней деформации и перегрева все детали.
• Безопасность, поскольку отсутствуют баллоны с горючим газом.
• Возможность фигурной резки сложных форм.

Нужна для периодических ремонтных работ, технического обслуживания или проектов, которые требуют больших объемов резки.

Расход кислорода и пропана на резку металла

Резка Металла

Расход кислорода и пропана на резку металла

Себестоимость процесса резки металла определяет расход кислорода и пропана, суммируемый с оплатой труда резчика. Причем расход окислителя и топлива зависит от технологии термического разделения металлов.

Поэтому мы начнем нашу статью с описания способов резки и дальше рассмотрим расход кислорода при резки труб.

Технологии резки металлов

На сегодняшний день в промышленности используются три типовых технологии термического разделения металлических заготовок:

• Кислородная резка.
• Плазменная резка.
• Лазерная резка.

Первая технология – кислородная резка – используется при разделении заготовок из углеродистой и низколегированной стали. Кроме того, кислородным резаком можно подравнять края кромок уже отрезанных заготовок, подготовить зону раздела стыка перед сваркой и «подчистить» поверхность литой детали. Расход рабочих газов, в данном случае, определяется тратой и топлива (горючего газа), и окислителя (кислорода).

Вторая технология – плазменная резка – используется при разделении сталей всех типов (от конструкционных до высоколегированных), цветных металлов и их сплавов. Для плазменного резака нет недоступных материалов – он режет даже самые тугоплавкие металлы.

Причем качество разделочного шва, в данном случае, значительно выше, чем у конкурирующей технологии. При определении объемов рабочих газов, в данном случае, важен расход кислорода — при резке металла плазмой за горение материала отвечает именно окислитель. А сама плазма используется, как катализатор процесса термического окисления металла.

Третья технология – лазерная резка – используется для разделения тонколистовых заготовок. Соответственно, объемы расходуемых газов, в данном случае, будут существенно меньше, чем у кислородной и плазменной резки, которые рассчитаны на работу с крупными, толстостенными заготовками.

Нормы расчета горючих газов и окислителя

Нормы расхода пропана и кислорода или ацетилена и кислорода или только окислителя рассчитываются следующим образом:

• Норматив расхода топлива или окислителя на погонный метр разреза (H) умножается на длину разделочного шва (L).
• После этого к полученной сумме прибавляют произведение все того же норматива расхода (H) на коэффициент потерь (k), связанных с продувкой и настройкой резака.

В итоге, расход кислорода при сварке (или расход горючего газа) считается по формуле:

Причем коэффициент k принимают равным 1,1 (для мелкосерийного производства или штучной резки, когда требуется часто включать и выключать резак) или 1,05 (для крупносерийного производства, когда резак работает почти без перерывов).

Определение норматива расхода газов

Для точного определения объемов расходуемых газов необходимо определить основу формулы — норму, которой определяется расход газа на погонный метр прорезаемого металла, обозначаемую в формуле литерой «H».

Согласно общим рекомендациям нормированный расход равняется частному от допустимого расхода разделяющего аппарата (p) (кислородного, плазменного или лазерного резака) и скорости резания металла (V).

То есть формула, по которой рассчитывается нормированный расход кислорода на резку металла (Н), а равно и любого другого газа, участвующего в процессе термического разделения, выглядит следующим образом:

Искомый результат подставляют в первую формулу и получают конкретное значение расходуемого объема.

Таблица расхода кислорода при резке труб

Определение значения допустимого расхода и скорости резания

Используемые во второй формуле операнды p (допустимый расход) и V (скорость резания) зависят от множества факторов.

В частности значение допустимого расхода определяется паспортными данными сварочного аппарата. По сути p равно максимальной пропускной способности форсунки резака в рабочем режиме.

А вот скорость резания – V– определяется исходя из глубины шва, ширины режущей струи окислителя или плазмы, типа разделяемого материала и целой серии косвенных параметров.

В итоге, значение допустимого расхода извлекают из паспорта «резака», а скорость резания находят в справочниках, которые содержат специальные таблицы или диаграммы, связывающие все вводные данные.

И согласно справочным данным допустимый расход кислорода равняется 0,6-25 кубическим метрам в час. А максимальная скорость резания – 5-420 м/час. Причем для лазерной резки характерен минимальный расход (0,6 м3/час) и максимальная скорость (420 м/час): ведь такой резак разделит только 20-миллиметровую заготовку.

А вот плазменный резак «сжигает» до 25 м3/час кислорода и 1,2 м3/час ацетилена. При этом он разделяет даже 30-сантиметровые заготовки, делая разрез на скорости в 5 метров в час.

Словом, в таких расчетах все относительно: чем больше скорость, тем меньше глубина и чем больше расход, тем меньше скорость.