Мощность подогревающего пламени определяется условиями резки и должна увеличиваться с увеличением толщины металла. Для легированных сталей, а также при увеличении скорости резки мощность пламени должна быть больше, чем для низколегированных сталей и небольшой скорости резки. Но слишком увеличивать мощность подогревающего пламени тоже не следует, так как это ведет к излишнему расходу газов и оплавлению верхних кромок реза.
Состав подогревающего пламени тоже важен. При резке стали больших толщин подогревающее пламя следует регулировать с максимальным избытком горючего газа в смеси; это увеличивает длину факела и способствует прогреву металла на всю толщину.
Большое значение для резки имеет давление режущего кислорода. При недостаточном давлении струя кислорода не сможет выдуть шлаки из места реза и металл не будет прорезан на всю толщину. При слишком большом давлении увеличивается расход кислорода, а разрез получается менее чистым. Давление кислорода зависит от толщины разрезаемого металла, и его подбирают согласно документации на газовый резак (см. табл. 27).
При разрезании металла большой толщины или пакета листов торец металла в плоскости реза нужно хорошо подогреть, особенно в нижней части. Концентрация кислорода в режущей струе уменьшается по мере удаления от верхней кромки разрезаемого металла. Поэтому при резке металла толщиной свыше 300 мм очень важно увеличить ту длину струи, на протяжении которой концентрация кислорода остается высокой. Этому способствует оболочка из подогревающего пламени, факел которого окружает режущую струю и как бы сжимает ее. Чем длиннее этот факел, тем длиннее участок струи с высокой концентрацией кислорода и тем бóльшую толщину металла режет такая струя. Удлинение факела зависит от увеличения часового расхода горючего. Наибольшая длина режущей способности струи получается при расходе кислорода 80 м3/ч и ацетилена – 8 м3/ч.
В любом случае для обеспечения высокого качества реза расстояние между мундштуком и поверхностью разрезаемого металла необходимо поддерживать постоянным (табл. 29). Для этого многие резаки комплектуются направляющими тележками.
По окончании резки поверхность металла очищают стальной щеткой от окалины и остатков шлака. Наплывы, образующиеся на нижней кромке металла, срубают зубилом.
Деформация металла при резке
Вследствие неравномерного нагрева металла при резке происходят деформации, которые могут вызывать искажение формы детали и отклонение ее размеров от заданных. Для уменьшения деформаций необходимо:
● жестко закреплять вырезаемые детали с помощью упоров, шпилек, струбцин, эксцентриковых или пневматических зажимов, клиньев и пр.;
● оставлять перемычки (непрорезанные участки) между соседними частями листа, из которых вырезаются детали;
● резать крупногабаритные детали одновременно несколькими резаками;
● мелкие детали вырезать не из целого листа, а из предварительно нарезанных прямоугольных заготовок (карт);
● отдельные участки контура детали резать в такой последовательности, при которой деформации действовали бы в противоположных направлениях и по возможности взаимно уничтожались.
Техника безопасности при газопламенной обработке
Газопламенная обработка связана с использованием горючих взрывоопасных газов. Во избежание несчастных случаев необходимо строго соблюдать правила безопасного обращения с газовым оборудованием. Некоторые из них приведены ниже.
Нельзя работать в непосредственной близости от легковоспламеняющихся, горючих материалов, таких как бензин, керосин, стружка и др. Расстояние от места сварки до ацетиленовых генераторов должно составлять не менее 10 м, до отдельно стоящих баллонов с горючими газами – не менее 5 м. Эти же нормы относятся и к разведению открытого огня и курению.
Используемые газы представляют опасность лишь в закрытых местах. Поэтому нельзя проводить сварку внутри резервуаров и в помещениях без вентиляции. Снаружи должен находиться кто-нибудь, способный оказать помощь в случае необходимости.
Вентили кислородных баллонов, кислородные редукторы и шланги следует предохранять от попадания на них смазочных материалов. Все соединения любых редукторов должны быть герметичны.
В процессе хранения и эксплуатации нельзя подвергать баллоны с газами нагреву, так как это приводит к повышению давления в них и может привести к взрыву. Их следует защищать от воздействия солнечных лучей и устанавливать в стороне от электрических проводов и нагретых предметов.
Замерзшие газогенераторы, головки кислородных и ацетиленовых баллонов можно отогревать только горячей водой, не имеющей следов масла, или паром.
Глаза защищают очками с зелеными или голубыми стеклами. Для работы не требуется специальной одежды, однако в одежде из синтетических материалов работать нельзя.
И не забудьте захватить к месту сварочных работ ведро с чистой водой для охлаждения горелки.
Термитная сварка и резка металла
Термитные способы сварки до настоящего времени не были широко распространены, хотя ученые и пытались создать эффективное сварочное средство, работающее без внешних источников энергии, с 30-х годов прошлого века. В результате изысканий появились на свет так называемые сварочные карандаши. Поначалу сварной шов, полученный с их использованием, получался непрочным (не более 5 % прочности шва при традиционных способах сварки) и легко разламывался руками. Но с недавних пор сварочные карандаши заняли достойное место среди ассортимента сварочного оборудования, позволяя производить пайкосварку деталей толщиной от 0,3 до 6 мм с прочностью 60–70 % традиционной сварки: от 40 до 60 кг/мм2. Производят их и в России, и в Китае, мы же рассмотрим работу оборудования, произведенного в Украине.
Работа сварочным карандашом
Сварочный карандаш Лебедева ЭЛЬКАС позволяет автономно, без дополнительных источников энергии, без специального оборудования и без специальной квалификации выполнить следующие работы: сварка и резка деталей из железоуглеродистых сплавов (всех видов стали и чугуна независимо от сочетания деталей при сварке), меди и медных сплавов; закалка или разогрев деталей до температур ковки или другого вида формовки; быстрый прогрев различных объектов; жесткая пломбировка и другие виды работ. При работе карандашом не требуется определять тип стали или чугуна, так как принципиального значения это не имеет. Термитная смесь карандаша является источником энергии, с помощью которой металл свариваемой детали разогревается докрасна – до температуры начала образования сварного шва (1100 °C). С этого момента диффузия основного металла детали, флюсы и припои из сгорающей смеси карандаша образуют сплав – кремнистую бронзу, легированную никелем.
Базовая модель карандаша представляет собой картонную гильзу ∅ 4–16 мм и длиной 70–200 мм с уплотненной экзотермической смесью, с одной стороны залитую зажигательной смесью для поджига карандаша, с другой – 2 см пустой гильзы для вставки ручки (державки), необходимой для удобной и безопасной работы карандашом. Державка представляет собой деревянную или металлическую ручку-стержень длиной 15–20 см, один конец которой должен иметь диаметр, соответствующий внутреннему диаметру карандаша.
От размера карандаша зависит толщина свариваемых листов[19]. Самым тонким можно сварить внахлест металлические листы толщиной до 0,6 мм; при толщине карандаша 9–10 мм можно варить внахлест и встык детали до 2,5 мм толщиной, а 16-миллиметровый карандаш сварит листы толщиной 6 мм. При толщине металла свыше 2 мм рекомендуется пайкосварка встык с разделкой кромок, кромки не более ⅓ толщины заготовки под углом 45°. Сварка внахлест рекомендуется для толщин не более 3 мм. При толщине 3 мм подрезается одна кромка одной детали под углом 45°. Величина нахлеста не более 5 миллиметров.
Карандаш поджигается огнем нескольких одновременно горящих спичек или зажигалкой в течение 4–5 с. Смесь сварочного карандаша горит, развивая температуру до 1800 °C, и содержит все необходимые флюсы и припои для получения сварного соединения. Длина шва составляет 30–90 % от длины рабочей части карандаша, прочность шва – 30–35 кг/мм2 (встык) или 40–50 кг/мм2 (внахлест). Скорость горения карандаша составляет 5,2 мм/с, время горения 9–24 с (в зависимости от диаметра). Пламя короткое и без искр. Если же карандаш искрит и разбрызгивается, значит, он мокрый. Влажные карандаши можно просто подсушить при температуре 70° (на батарее или на солнце).
При наличии карандаша меньшего диаметра, чем нужно для сварки деталей определенной толщины, можно нагреть детали паяльной лампой или другим способом, чтобы энергия карандаша была использована не на разогрев деталей, а только на создание сварного соединения. Дополнительный нагрев желателен и при сварке деталей из чугуна.
