Газовая резка

Газовая резка — это метод раскроя, основанный на способности разогретого металла сгорать в струе кислорода, пропана, бутана, ацетилена или смеси этих газов. Образующиеся окислы выдуваются из реза потоком газа. Универсальный способ обработки применяется при изготовлении деталей, демонтаже металлоконструкций, строительстве и прокладке трубопроводов.

Компания «Металлопром» предлагает услуги обработки металла в СПб и области с использованием технологии лазерной, плазменной, гидроабразивной и газокислородной резки. Выбор метода зависит от свойств материала, требований к качеству кромки, рациональной цены производства. Для листового и фасонного проката толщиной от 50 до 300 мм рекомендуется резка металла газом. Это оптимальный вариант, гарантирующий точность обработки при значительной толщине заготовки.

Особенности технологии

Резка металла кислородом начинается с подготовки поверхности стали. Она очищается от загрязнения, масел или окалины. Любые примеси ухудшают контакт с пламенем, снижают интенсивность реакции окисления. Затем выполняется локальное нагревание металла пламенем резака до 1100-1300°C (температуры воспламенения). Операция производится с использованием горючих газов (ацетилена, пропана) или паров бензина и керосина.

При достижении нужных показателей включается струя чистого кислорода из центрального мундштука. Соприкосновение потока с разогретым металлом вызывает его возгорание. Начинается движение инструмента от начальной до конечной точки реза. Особенностью технологии является значительная ширина паза — 2,5-10 мм, у лазера показатель составляет 0,15-0,2 мм.

Расплавленные окислы нагревают нижние слои металла, создавая условия для распространения окисления. Текучие оксиды удаляются из образовавшегося разреза струей кислорода. После расплавления нижнего слоя заготовка будет полностью отделена.

Кислородную резку делят на два типа: разделительную или сквозную и поверхностную. Первая используется для отделения частей проката, вторая — для снятия верхнего слоя определенного размера (строжки). Существует несколько разновидностей технологии:

Кислородно-флюсовая

Метод используется при заказе обработки чугуна, легированной стали с высоким содержанием хрома и других элементов. Он заключается во введении в рабочую зону порошкообразного флюса. Добавка сгорает в пламени кислорода, повышая его температуру. Возникают условия для расплавления окислов до текучести и легкого удаления их из реза. Флюсом служит порошок железа и его смеси с магнием или алюминием.

Воздушно-дуговая

Комбинированный способ, при котором заготовка плавится электрической дугой, а образующиеся шлаки удаляются воздушной струей. Технология используется для отделения частей или поверхностной обработки металла — удаления дефектов и прибылей, съема фасок. Методика не рекомендуется для выполнения глубоких разрезов. Как и лазер, она подходит для стали толщиной 20-30 мм.

Прожигание кислородным копьем

Технология используется для прожигания отверстий в металле. Кислородное копье — это стальная труба, через которую поступает кислород. До начала процесса ее конец нагревают горелкой. Затем его с усилием прижимают к обрабатываемой поверхности. Струей кислорода осуществляется резка металла в массиве. Образующиеся окиси выносятся потоком кислорода в зазор между трубой и отверстием.

Использование пропана

Наша компания рекомендует этот метод для резки титановых сплавов и низколегированной стали.

Оптимальный способ подбирается с учетом особенностей заготовки, требований к качеству изделий, цены технологического процесса.

Выбор горючего газа

Для питания нагревающего пламени используются горючие газы и их смеси. Наибольшее распространение получили: ацетилен, пропан и метан (природный газ). Использования каждого газа имеет плюсы и минусы.

Сложности технологического процесса

Разделение стали кислородом имеет ограничения, связанные со свойствами материала. Процесс обработки усложняется с повышением количества углерода.

Высоколегированные стали, содержащие кремний, молибден, никель и хром, а также чугун, медь и алюминий не могут обрабатываться по стандартной технологии разрезания кислородом. Легирующие элементы вызывают закаливание и хрупкость кромок. Повышенная теплопроводность алюминия и меди не позволяет обеспечить температуру, необходимую для их воспламенения. При разрезании чугуна образуются вязкие окиси, которые сложно удалять.

Выбор технологии резки листового проката кислородом возможен, если он соответствует требованиям:

1. Температура плавления металла превышает аналогичный показатель горения.
2. Образовавшиеся оксиды должны быть текучими, чтобы легко удалятся из реза.
3. Низкая теплопроводность, препятствующая распределению тепла при нагреве на большую площадь.
4. Тепло, выделяемое при горении металла, должно обеспечивать воспламенение нижних слоев изделия.

По всем параметрам для разрезания газокислородным методом подходят низкоуглеродистые стали. Когда материал не удовлетворяет требования, процесс обработки происходит с множеством дефектов или вообще не возможен. Исправить ситуацию поможет добавление в рабочую зону флюса, повышающего температуру и разжижающего тугоплавкие оксиды. Также мы предлагаем оформить заказ резки алюминия и высокоуглеродистой стали по другой технологии — лазером или плазмой.

Преимущества и недостатки технологии

Резка металла газом характеризуется высокой производительностью при минимальных затратах энергии. В отличие от обработки лазером, метод используется для изготовления деталей большой толщины. При этом изделия не ограничены в размерах и сложности контура. К преимуществам технологического процесса относят:

• Возможность использования переносного газового резака для выполнения заказа на любом удаленном объекте.
• Низкая цена выполняемой услуги при гарантированном качестве изделий. В отличие от стоимости лазера газовые резаки и их обслуживание обходятся недорого, обеспечивая низкую себестоимость изделий.
• Выполняется не только сквозной, но и поверхностный рез. Процесс позволяет удалять дефекты литья и проката.
• Кромка обрабатывается без окаливания краев.

К недостаткам метода относят возможность деформации материала. Это распространенная проблема при термической обработке металла, исключение лазерная технология. Предотвратить ее можно надежной фиксацией проката до начала процесса. Также не стоит увеличивать скорость разрезания больше установленных норм. Для исправления дефектов применяется вальцовка и отжиг деталей.

Еще один минус процесса — опасность взрыва и пожара при несоблюдении правил техники безопасности. В помещении обязательно должна функционировать вентиляция, необходимо обеспечить расстояние от 5 метров между режущим газовым инструментом и баллонами.

Ручная резка металла дает невысокую точность размеров деталей, во многом она зависит от квалификации мастера. Чтобы изделия соответствовали чертежу, может потребоваться механическая обработка.

Нормативные документы и оценка качества

Требования к точности и качеству реза регламентирует ГОСТ 14792-80 . Согласно документу основными параметрами проверки являются: отклонение от перпендикулярности и шероховатость поверхности. ГОСТ по каждому показателю выделяет три класса в соответствии с допустимой погрешностью.

Шероховатость реза определяется замером высоты профиля в 10 точках на участке 8 мм, обозначается R_a. Места проверки выбирают в зависимости от толщины проката: менее 60 мм — в середине, более 60 мм — в двух местах с отступом от кромок 10 мм.

Отклонение поверхности кромки от перпендикулярности зависит от толщины материала, параметр обозначается Δ.

В обновленных нормативах ГОСТ Р ИСО 9013-2022 изменена терминология основных параметров качества среза. В документе они называются: допуск перпендикулярности или наклона и средняя высота профиля. Параметры в ИСО 9013-2022 делятся не на классы, а на диапазоны.

Средняя высота профиля (среднее арифметическое значение замеров в пяти точках) имеет 4 диапазона.

Также определяется 2 класса отклонений от номинального размера деталей. На чертежах перечисленные параметры указываются тремя цифрами, после обозначения стандарта ISO 913-. Обозначается диапазон допуска перпендикулярности, средней высоты профиля, класс отклонения размеров. Стандарт разработан для различных технологий обработки и толщины материала:

• лазерная — 0,5-32 мм;
• плазменная — 0,5-150 мм;
• кислородная — 3-300 мм.

Его применение обязательно, если на чертежах или в технической документации есть соответствующая ссылка.

Факторы, влияющие на качество процесса

Газовая резка металла должна выполняться с использованием чистого кислорода. Этот фактор влияет на качество кромок реза. При значении чистоты менее 99,5% на их поверхности остается грат, требующий механической очистки. При понижении показателя на 1% скорость обработки снижается на 10-15%, увеличивается расход кислорода.

Второй значимый показатель — мощность пламени. Он зависит от типа горючего газа и толщины стали. При работе ручным резаком требуется большая мощность пламени, чем при использовании станков ЧПУ. Это связано с неравномерным движением инструмента. Для листовой стали толщиной 10-300 мм применяется нормальное пламя. Если параметр превышает 300 мм нужно увеличить длину факела и использовать подогревающее (науглероживающее) пламя.

При работе по раскрою тонкого проката, чтобы избежать перегрева и оплавления кромок, увеличивают скорость реза. Один из способов обработки таких изделий — пакетное разрезание. Стальные листы укладываются в пакет по 25-50 штук, скрепляются зажимами и разрезаются все за один проход инструмента.

Кислород является основным инструментом технологического процесса. Его недостаток приводит к неполному окислению железа и недостаточному очищению реза. Избыток кислорода понижает температуру в зоне разрезания. Чтобы количество газа соответствовала норме, необходимо подбирать инструмент с оптимальной конструкцией сопла. В этом случае струя кислорода обеспечит равномерную ширину реза оптимального размера по всей толщине стали.

Скорость разрезания заготовки не должна отличаться от скорости горения металла по всей толщине листа. При увеличении показателя остаются непрорезанные участки, при замедлении — оплавляется кромка. Правильную скорость определяют по потоку искр и шлака с нижней стороны листа. Он должен располагать под углом близким к 90°.

Состояние поверхности металла сказывается на эффективности нагревания. Присутствие окалины не позволяет быстро установить температуру горения.

Оборудования для технологического процесса

Специалистами компании выполняется резка металла ручным и машинным способом. В первом случае используются резаки инжекторного типа, делящие поступающий кислород на два потока. Один под высоким давлением подается через внутренний мундштук и является режущей струей. Второй поступает в смесительную камеру вместе с горючим газом. В комплект оборудования входят баллоны с газом и кислородом, имеющие редукторы, соединительные шланги. Ручные операции распространены при вырезании деталей, разрезании профильного металлопроката и листов стали.

Машинная обработка происходит с копированием контуров и размера деталей. Параметры заказа задает компьютерная программа. Операция отличается точностью и высокой производительностью. С помощью автоматического оборудования изготавливают детали, обрабатывают кромки стали под сварку.

Показатели качества машин для термической обработки металла определяет ГОСТ 4.41-85. Наша компания при выполнении заказов использует портальные машины с ЧПУ. Их применение повышает скорость изготовления и качество изделий. Автоматическое управление машиной гарантирует погрешность, не превышающую 0,5 мм, при вырезании деталей сложного контура. Мы используем две портальных машины с размерами рабочей зоны: 1600x6300 мм и 1600x3000 мм. Работа выполняется по чертежам заказчика или проекту, созданному на базе предоставленной технической информации.