Оборудование для газовой резки – как разрезают металл?

1 Принцип работы оборудования для газопламенной резки

Процесс газовой резки протекает за счет сгорания металла в подаваемой под высоким давлением струе чистого технического кислорода. Для перехода в этот рабочий режим материал предварительно разогревают до температуры, при которой обрабатываемый сплав воспламеняется в кислороде на линии реза без посторонних источников горения. На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что процесс кислородного раскроя состоит из двух этапов. Сначала металл разогревают пламенем смеси, полученной из горючего газа и технического кислорода. В качестве топлива используют ацетилен либо его заменители.

Во время второй стадии осуществляется собственно резка материала струей кислорода. При этом металл сгорает, а образовавшиеся продукты горения в виде оксидов выдуваются из рабочей зоны. Для обеспечения этих и переходных режимов кислородного раскроя предназначено оборудование для газовой резки металлов, конструкция которого предусматривает не только устойчивость, стабильность и качество процесса резания, но и его безопасность.

Основным узлом и одновременно рабочим инструментом устройств для газового (кислородного) разрезания металлов является резак. Не стоит его путать с сварочной горелкой, которая предназначена только для сварки и имеет отличную от резака конструкцию, но подсоединяется к такому же комплекту оборудования, обеспечивающему ее работу.

Резаки обеспечивают точное дозирование и смешивание газа или горючих паров жидкого топлива с кислородом, последующее получение на основе образованной смеси подогревающего пламени, а также раздельную от предназначенной для смешивания подачу к разрезаемому материалу струи кислорода.

2 Конструкция газовых резаков для раскроя металлов и их классификация

Самыми распространенными в настоящее время являются инжекторные универсальные резаки, обеспечивающие разрезание изделий из различных сплавов стали, толщина которых составляет 3–300 мм. В этом инструменте конструктивно объединены режущая и подогревающая части. Последняя аналогична устройству газовой сварочной горелки, состоит из вентилей подачи кислорода и газа, инжекторной и смесительной камеры, подающей трубки, наружного мундштука. Режущая часть включает дополнительную трубку, обеспечивающую подачу к металлу режущего кислорода, вентиля регулировки подачи, внутреннего мундштука.

Кислород и ацетилен подаются в резак через отдельные ниппели. При этом кислород расходится от ниппеля в двух направлениях:

1. Часть его (как и в обыкновенной сварочной горелке) поступает в инжектор, а потом в смесительную камеру, в которой образуется смесь ацетилена, подводимого через свой ниппель, и кислорода.
2. Другая часть по отдельной трубке подается к центральному отверстию мундштука, проходя через которое создает режущую струю кислорода.

Горючая смесь газов из камеры для смешивания по трубке поступает в мундштук, проходит через кольцевое внешнее отверстие, образуя на выходе нагревающее пламя. Регулировка подачи газов в мундштук осуществляется соответствующими вентилями.

Все резаки по сфере применения подразделяют на инструмент, рассчитанный для:

• ручного раскроя;
• машинной обработки на станках и машинах для резки.

По принципу смешения кислорода и газа делят на следующие типы:

• инжекторные;
• безынжекторные.

По назначению и конструктивным особенностям различают резаки:

• вставные;
• специальные;
• универсальные.

По роду используемого для работы горючего газа классифицируют на:

• резак для ацетилена;
• для пропана, бутана или их смеси;
• для природного газа;
• универсальные;
• керосинорезы – только для ручной резки, снабжены испарителем для получения горючих паров подаваемого бензина, керосина либо их смеси.

По способу и виду резания классифицируют:

• для поверхностной резки;
• разделительной;
• копьевой;
• кислородно-флюсовой.

3 Основное и вспомогательное оборудование для газопламенной резки

Помимо резака в состав оборудования для резки газом входят следующие устройства, элементы:

• ацетиленовые генераторы;
• баллоны для технического кислорода и газа;
• редуктора для регулировки подачи газов;
• рукава – шланги высокого давления;
• предохранительные затворы;
• пылевые фильтры, встраиваемые в редуктор или монтируемые на него;
• запорные клапаны, которыми могут быть оснащены редукторы;
• устройства регулировки давления;
• клапан для регулирования расхода – может быть частью оснащения редуктора;
• манометры давления – устанавливаются на редукторах для контроля за величиной давления газа.

Ацетиленовый генератор – это аппарат, в котором благодаря разложению водной смеси карбида кальция образуется ацетилен. Их классифицируют по:

• способу применения:
  • передвижные;
  • стационарные;
• производительности;
• давлению производимого ацетилена:
  • низкого давления;
  • среднего;
  • высокого.

Для применения в работе, транспортировки, хранения газов (сжатых, растворенных, сжиженных), находящихся под требуемым давлением, используют стальные баллоны объемом 0,4–55 дм³. Емкости вместительностью 40 дм³ получили наибольшее распространение. Конструктивно они выполнены в виде стальных продолговатых цилиндрических сосудов с горловиной, имеющей конусное отверстие с нарезанной резьбой, куда вкручивается запорный вентиль. На кислородные и под горючие газы емкости устанавливают вентили разной конструкции. Каждому газу, которым заполняют баллон, соответствует отдельный условный цвет сосуда и надписи газа на нем. Так как запитывание постов газовой резки от генераторов связано с целым рядом неудобств, то широкое распространение при работе с ацетиленом получило питание от ацетиле­новых баллонов.

Редуктор – это устройство, предназначенное для регулируемого понижения величины давления кислорода и газа, подаваемых по магистрали либо находящихся в стальном баллоне, до его рабочего значения, а также автоматического поддержания такого давления постоянным. Рукава предназначены для подводки кислорода и газа к резаку от рамп, баллонов. Их производят из вулканизированной резины, армированной тканевыми прокладками, классами по допустимому давлению и с окраской в соответствии транспортируемым газам. Они должны обладать гибкостью, прочностью, не стеснять движений рабочего и не затруднять работу механизмов машин и станков для резки.

Предохранительные затворы – специальное оборудование, которое в случае обратных ударов режущего пламени из резака или сварочной горелки предохраняет газопроводы, ацетиленовые генераторы от попадания внутрь них взрывной волны. Затворы монтируют в подводящие рукава между непосредственно ацетиленовым генератором либо ацетиленопроводом (при использовании многопостового питания от генератора стационарного исполнения) и резаком или горелкой. Они бывают сухие или жидкие.

Машинная газовая резка металлов, оборудование которой предназначено для стационарной работы, предполагает обязательное использование дополнительных устройств, механизмов, элементов:

• газоразборных и рабочих постов;
• раскроечный стол;
• систему удаления (уборки) шлаков и обрезей;
• механизм перемещения разрезаемого изделия;
• систему вентиляции;
• и других.

4 Машины и станки для газовой резки металлов – классификация и конструкция

На мощных металлобрабатывающих заводах, заготовительном и крупном серийном производстве, а также в случаях, когда есть необходимость и возможность повысить качество реза, производительность и сократить тяжелый ручной труд, применяют машинную резку. Для этого используют различное стационарное и переносное оборудование.

Все машины газовой резки (стационарные или переносные) состоят из нижеприведенных основных частей:

• несущей;
• резака (от одного до нескольких);
• ведущего (приводного) механизма;
• системы и пульта управления.

Разнообразные переносные машины выпускают в виде небольших самоходных тележек. Их перемещение осуществляется с помощью пружинного механизма, газовой турбинки или электродвигателя. Чтобы задействовать мобильную машину, ее устанавливают непосредственно на разрезаемые трубу или лист, а затем направляют по гибкому копиру, разметке, направляющим, либо циркульному устройству.

У стационарных станков основным узлом, обеспечивающем автоматизацию процесса резания, является система точного копирования. Для эффективности ее работы на станках применяют принципы электромагнитного, дистанционно-масштабного, фотоэлектронного, программного, механического копирования.

Стационарные станки газовой резки по конструктивному исполнению выпускают следующих типов:

• портальные (П) – располагаются на стойках непосредственно над деталью, количество резаков 1–12;
• портально-консольные (Пк) – устанавливаются на консоли, которая закреплена на стойке и находится над разрезаемой деталью, количество резаков 1–4;
• шарнирные (Ш) – на шарнирных рамах, предназначены только для вертикальной резки, количество резаков 1–3.

По способу резки станки делят на:

• Кф – кислородно-флюсовые;
• К – кислородные;
• Гл – газолазерные;
• Пл – плазменно-дуговые.

По способу движения либо системе управления контуром перемещения инструмента различают станки:

• Л - линейные, выполняющие прямолинейную резку;
• М – магнитные, предназначенные для фигурного резания по стальному копиру;
• Ф - фотокопировальные, осуществляющие фигурную резку по чертежу посредством фотоэлектронного копирования и микропроцессорного управления;
• Ц - цифровые программные станки (с ЧПУ), предназначенные для фигурного резания.

По технологическому назначению выделяют стационарные машины для:

• работ по раскройке – Р;
• фигурной и прямолинейной вырезки деталей (универсальные) – У;
• фигурного вырезания малогабаритных деталей – М;
• точной фигурной и прямолинейной вырезки деталей – Т.

Переносные машины по способу движения либо системе управления контуром перемещения инструмента делят на следующие типы:

• Р – работают по разметке;
• Г – по гибкому копиру;
• Н – по направляющим;
• Ц – по циркулю.

По способу резки переносные машины бывают:

• К – кислородные;
• Пл – плазменно-дуговые.

Основным, чаще всего используемым рабочим инструментом машин и станков для газовой резки является машинный кислородный резак. Наиболее востребованы следующие их типы: инжекторные, внутрисоплового смешения, равного давления.