Расход кислорода при резке металла: нормы расхода пропана
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.
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).
[ПРОСТЫМИ СЛОВАМИ О РЕЗАКЕ] КАК ПРАВИЛЬНО ЗАЖИГАТЬ РЕЗАК, И КАК ЕГО ЗАЖИГАЮТ ВСЕ!!!
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.
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.
Гильотина
В основе данного способа резки лежит использование механических средств, а в частности специальных лезвий по металлу. По сути гильотина – это станок, который предназначен для резки листовой стали и стальных пластин (не путать с пресс-ножницами для резки труб и арматуры).
Преимущество гильотины в том, что она позволяет получить идеально ровный край среза без зазубрин, заусенцев и лишних кромок.
Однако и у данного метода есть свои недостатки:
- Толщина разрезаемого материала не должна превышать 6мм для гидравлических машин;
- Существует ограниченность по типу материала;
- Максимальная длинна резки до 3000мм;
- Невысокая точность получаемых полос при резке (качество зависит от квалификации оператора);
- Нет возможности выполнять фигурную резку.
§ 12. Ручная газовая резка труб
Нормы на 1 м реза Таблица 036
| Толщина стенки, мм | Расход материалов по видам резки, л, с использованием | Код строки | |||||
| Ацетилена | пропан-бутановой смеси | природного газа | |||||
| Ацетилен | Кислород | Пропан-бутан | Кислород | Природный газ | Кислород | ||
| 3 | 11,98 | 53,92 | 8,72 | 69,08 | 19,49 | 69,08 | 01 |
| 4 | 15,93 | 71,85 | 11,57 | 92,04 | 25,94 | 92,04 | 02 |
| 5 | 19,96 | 89,84 | 14,49 | 115,05 | 32,43 | 115,05 | 03 |
| 6 | 23,95 | 107,81 | 17,39 | 138,03 | 38,93 | 138,03 | 04 |
| 8 | 27,92 | 143,69 | 22,26 | 184 | 49,68 | 184 | 05 |
| 10 | 28,07 | 180,77 | 23 | 230,08 | 50,62 | 230,08 | 06 |
| 12 | 33,62 | 215,55 | 25,66 | 275,98 | 55,95 | 275,98 | 07 |
| 15 | 45,94 | 294,66 | 35,08 | 377,29 | 79,23 | 377,29 | 08 |
| 18 | 46,37 | 335,33 | 36 | 413,99 | 79,69 | 413,99 | 09 |
| 20 | 51,52 | 372,6 | 36,1 | 460 | 81,88 | 460 | 10 |
| 25 | 64,39 | 465,75 | 44,85 | 575 | 102,35 | 575 | 11 |
| Код графы | 01 | 02 | 03 | 04 | 05 | 06 | |
Нормы на 1 перерез Таблица 037
При резке со скосом кромок под углом 50° и 30° нормы необходимо увеличивать соответственно в 1,55 и 1,16 раза.
Резка металла
Сколько баллонов кислорода нужно на резку данного объема металла? Данный вопрос является основополагающим, как при вычислении общих затрат в течение трудового процесса, так и при вычислении себестоимости изготовления детали и производства определённых видов работ.
Так как кислород является топливом для резки детали, то норма расхода кислорода на резку металла приобретает ключевое значение, наряду с расходом электроэнергии. Существует несколько способов термического разделения металлов, которые подразделяются в зависимости от способа и вида используемого топлива. Поэтому наряду с кислородной резкой металлов мы в данной статье обратим внимание и на другие способы резки металлических конструкций. Итак, приступим.
Разновидности термической резки металла.
Рассмотрим три основных способа терморезки. Первый по распространению тип – это кислородно-автогенная резка. Область применения – раскрой листового и сортового углеродистого, низколегированного металлопроката, обрезка лишних выступов и кромок, которые образовались во время литья, подготовка деталей под сварку, разделка металлолома и прочее. Данный способ не применяется для разделения нержавеющих высоколегированных сталей, цветных металлов и чугуна.
Следующий тип – это плазменно-дуговая резка. Область применения – это также раскрой, но в данном случае низко- и высоколегированных сталей, а также алюминия, меди и их сплавов.
И последний тип, который мы рассмотрим в данной статье – это лазерная резка, которая является одним из инновационных методов резки металлов. Этот способ значительно расширяет область применения газовой резки и, благодаря этому, можно эффективно разделять тонколистный прокат, специальный профильный прокат, тонкостенные трубы, как из металлических, так и не из металлических деталей. Расход газового топлива в различных способах (кислород, ацетилен, пропан) на разделение определяется по специализированным таблицам в зависимости от режима резки, а также от толщины разрезаемого металла.
Во время работы с плазменно-дуговым прибором важно заранее планировать количество сменных специальных электродов (катодов), с циркониевыми или гафниевыми вставками. Нормы расхода данных электродов меняются в зависимости от интенсивности рабочего процесса и в общем, не превышают 4 стержней за одну смену. Более точное нормирование расхода стержней будет указано в инструкции по эксплуатации данного агрегата.
Расход газов на резку металла: нормы.
Расхода кислорода на резку металла, как и расход других газов, рассчитывается по специальной формуле:
И в этом уравнении Н – это нормативы расхода во время рабочего процесса, кубический метр газа на метр реза. L – величина разреза или вырезаемой детали, метр. Kh – это коэффициент, который учитывает множество особенностей рабочего процесса: расход газа на начальном этапе резке, продувка и регулировка, зажигание плазменной дуги, на прогрев металла, и, как правило, он равняется 1.1 при единичном производстве, или 1.05 — при промышленном производстве.
Норма расхода кислорода на резку металла и прочих газов (Н, кубический метр на один метр разреза) во время разделения в зависимости от мощностей оборудования и режима резки, высчитывается по следующей формуле:
Где Р – это допустимый расход газов, который указан в технических характеристиках используемого оборудования, метр кубический на час, а V – это скорость разделения метр на час.
Основные значения газового расхода по различным диапазонам скорости резки для некоторых типов оборудования, которые можно применять для расчётов крупного масштаба в промышленном производстве, приведены в следующей таблице.
| Таблица. Номинальный расход газов в диапазоне скоростей резки для некоторых видов оборудования. | |||||||
| Виды оборудования | Оптимальный диапазон разрешенных толщин мм | Диапазон скоростей резки м/ч | Номинальный расход газа, м3/ч | ||||
| Кислород | Ацетилен | Азот | Природный газ | Воздух | |||
| Ручной кислородный резак | 4-60 | 30-6 | 5,0-10,0 | 0,12-0,45 | — | 0,21-0,75 | — |
| Машинный кислородный резак | 5-300 | 40-5 | 2,5-25,0 | 0,2-1,2 | — | 0,32-2,04 | — |
| Плазменный резак | 1-60 | 200-6 | — | — | 2,5-5,0 | — | 3,0-9,0 |
| Лазерная режущая головка | 1-20* | 420-50 | 0,6-3,0 | — | 2,1-12,6 | — | — |
| Для низкоуглеродистых, легированных сталей и цветных металлов диапазон 1-10 мм. | |||||||
Применение различных газов в качестве топлива для разделительных машин по металлу обусловлено требованиями к применяемому оборудованию и в зависимости от технологического процесса. Зависимость толщины и скорости резки от допустимого расхода газа является прямо пропорциональной и данное значение можно легко и просто определить интерполированием. И поэтому можно укрупнено, оценочно совершить вычисление расхода различных газов независимо от вида термической резки металлов, исходя из размеров разреза, толщины металла, а также мощности оборудования.
В конце важно отметить, что нормирование расхода газов – это одна из важных особенностей, от которых зависит эффективность и скорость рабочего процесса, поэтому не стоит забывать про нормативы расхода, особенно во время разделения металла в огромных масштабах.
РЕЗКА МЕТАЛЛА
Абразивная резка металла осуществляется на стационарном оборудовании — углошлифовальной машине, которую также называют болгаркой. Применяется, как правило, при обработке небольших партий тонкостенного металлопроката, прутков небольших диаметров, арматуры.
Преимущества этого метода: кромка без наплывов и смятия, отсутствие механической и термической деформации металла, при резке не происходит нагревание материала, точность реза достигает ± 2 мм. Кроме того, технология абразивной резки является достаточно экологичной за счет применяемого абразива и отсутствия пыли в процессе резки.
Высокоточная ленточнопильная резка применяется для изделий из цветных металлов, легированной и нержавеющей стали, чугуна. Ленточнопильные станки обеспечивают непрерывную резку труб и сортового металлопроката на заготовки заданного размера. Главный инструмент в станках для резки металла — ленточная пила, которая изготавливается из очень прочной быстрорежущей стали, армированная кобальтом или твердым сплавом. Ленточная пила представляет собой замкнутую ленту, на которой расположены режущие зубья. Чаще всего резка металлопроката на ленточнопильных станках происходит перпендикулярно оси оборудования, но есть возможность резать металл и под заранее заданным углом (отличным от 90º), для этого станки оснащены поворотной рамой.
Ленточнопильная резка обеспечивает точность реза ± 1-1,5 мм, поверхность реза получается ровная, без заусенцев. С помощью ленточнопильного оборудования можно разрезать большие в сечении заготовки. Поперечная резка сортового проката увеличенного сечения — операция как раз для ленточнопильного станка. При необходимости на этом оборудовании выполнима поперечная резка труб. Прямолинейность реза при этом просто великолепная (ленточная пила не «скашивает» рез).
Источник: tex16.ru
Норма расхода кислорода на резку металла, как главный вид затрат в рабочем процессе
Нормирование расхода кислорода на резку металла является основополагающей, как при вычислении общих затрат в течение трудового процесса, так и при вычислении себестоимости изготовления детали и производства определённых видов работ. Так как кислород является топливом для резки детали, то норма расхода кислорода на резку металла приобретает ключевое значение, наряду с расходом электроэнергии. Существует несколько способов термического разделения металлов, которые подразделяются в зависимости от способа и вида используемого топлива. Поэтому наряду с кислородной резкой металлов мы в данной статье обратим внимание и на другие способы резки металлических конструкций. Итак, приступим.
Расход кислорода на 1 метр реза
Разновидности термической резки металла.
Рассмотрим три основных способа терморезки. Первый по распространению тип – это кислородно-автогенная резка. Область применения – раскрой листового и сортового углеродистого, низколегированного металлопроката, обрезка лишних выступов и кромок, которые образовались во время литья, подготовка деталей под сварку, разделка металлолома и прочее. Данный способ не применяется для разделения нержавеющих высоколегированных сталей, цветных металлов и чугуна.
Следующий тип – это плазменно-дуговая резка. Область применения – это также раскрой, но в данном случае низко- и высоколегированных сталей, а также алюминия, меди и их сплавов.
И последний тип, который мы рассмотрим в данной статье – это лазерная резка, которая является одним из инновационных методов резки металлов. Этот способ значительно расширяет область применения газовой резки и, благодаря этому, можно эффективно разделять тонколистный прокат, специальный профильный прокат, тонкостенные трубы, как из металлических, так и не из металлических деталей. Расход газового топлива в различных способах (кислород, ацетилен, пропан) на разделение определяется по специализированным таблицам в зависимости от режима резки, а также от толщины разрезаемого металла.
Читать также: Виды сверлильных станков по металлу
Во время работы с плазменно-дуговым прибором важно заранее планировать количество сменных специальных электродов (катодов), с циркониевыми или гафниевыми вставками. Нормы расхода данных электродов меняются в зависимости от интенсивности рабочего процесса и в общем, не превышают 4 стержней за одну смену. Более точное нормирование расхода стержней будет указано в инструкции по эксплуатации данного агрегата.
Расход газов на резку металла: нормы.
Расхода кислорода на резку металла, как и расход других газов, рассчитывается по специальной формуле:
Рдет = HL + HКh
И в этом уравнении Н – это нормативы расхода во время рабочего процесса, кубический метр газа на метр реза. L – величина разреза или вырезаемой детали, метр. Kh – это коэффициент, который учитывает множество особенностей рабочего процесса: расход газа на начальном этапе резке, продувка и регулировка, зажигание плазменной дуги, на прогрев металла, и, как правило, он равняется 1.1 при единичном производстве, или 1.05 – при промышленном производстве.
Норма расхода кислорода на резку металла и прочих газов (Н, кубический метр на один метр разреза) во время разделения в зависимости от мощностей оборудования и режима резки, высчитывается по следующей формуле:
H = Р/V
Где Р – это допустимый расход газов, который указан в технических характеристиках используемого оборудования, метр кубический на час, а V – это скорость разделения метр на час.
Основные значения газового расхода по различным диапазонам скорости резки для некоторых типов оборудования, которые можно применять для расчётов крупного масштаба в промышленном производстве, приведены в следующей таблице.
Нормирование расхода кислорода на резку металла является основополагающей, как при вычислении общих затрат в течение трудового процесса, так и при вычислении себестоимости изготовления детали и производства определённых видов работ. Так как кислород является топливом для резки детали, то норма расхода кислорода на резку металла приобретает ключевое значение, наряду с расходом электроэнергии. Существует несколько способов термического разделения металлов, которые подразделяются в зависимости от способа и вида используемого топлива. Поэтому наряду с кислородной резкой металлов мы в данной статье обратим внимание и на другие способы резки металлических конструкций. Итак, приступим.
Как происходит резка металла газом
Основные сведения
Наиболее распространенный способ для осуществления резки металла сегодня – автогенный, его еще называют газовый или кислородный. Его суть сводится к тому, что под воздействием пламени газа, металл нагревается и начинает плавиться, а под воздействием струи кислорода происходит его сгорание, делая узкий паз.
В качестве подогревателя используют ацетилен, пропан-бутан, природный, коксовый газ.
Резка металла может классифицироваться в зависимости от необходимого конечного результата:
- поверхностная;
- разделительная;
- резка копьем.
Поверхностная газовая резка применяется в случаях, когда необходимо удаление слоев металла, чтобы образовались шлицы, канавки и другие конструктивные элементы.
Разделительный вид предусматривает выполнения сквозного реза, для получения необходимого количества металлических элементов, частей. Прожиг металла для получения глубоких или сквозных отверстий называется резкой копьем.
Технологический процесс
Строение режущего аппарата сконструировано таким образом:
- газовая горелка;
- два баллона;
- смеситель;
- регулятор давления;
- шланги.
Газовая горелка состоит из головки с несколькими соплами, в основном достаточно трех. Через два боковых подается горючее вещество, через третий, который размещается посредине, подается кислород. Баллоны предназначены непосредственно для газа и кислорода, в зависимости от объемов предполагаемой работы подбираются соответствующие по вместительности баллоны.
Для обеспечения одного часа непрерывной работы будет расходоваться в среднем 0,7 м 3 ацетилена (1 м 3 пропана) и 10 м 3 кислорода. В целом необходимое количество исходного сырья будет зависеть от плотности металла и необходимой температуры для его нагрева. Сократить расход пропана можно за счет специальных насадок на сопла, которые фиксируют подачу газа в определенном направлении, чем ближе будет подача к кислородной струе, тем возрастет расход топлива.
Регулятор давления необходим для обеспечения разных режимов и скоростей резки. Подавая меньшее количество топлива можно обеспечить низкую температуру, которая необходима для тонкой стали или металла невысокой прочности, а также сократить расход сырья.
Еще одной важной функцией редуктора является поддержание равномерного уровня давления. Если в процессе резки будет прервана подача газа, металл быстро охладеет и дальнейшая обработка станет невозможной.
Необходимое оборудование
Самым первым резаком было устройство Р1-01, его сконструировали еще в СССР, затем появились более модернизированные модели – Р2 и Р3. Отличаются аппараты размерами сопел и мощностью редуктора. Более современные ручные установки:
Они отличаются набором дополнительных функций и производительностью.
Quicky-Е может осуществлять фигурную резку, по заданным чертежам, скорость работы достигает 1000 мм в минуту, максимально допустимая толщина металла до 100 мм. Устройство имеет набор съемных сопел для обеспечения обработки металлических листов или труб различной толщины.
Этот аппарат может работать, используя различные виды горючего газа, в отличие от прототипа Р1-01,который работает только на ацетилене.
Ручной резак Secator имеет более улучшенные характеристики по сравнению с аналогами.
С его помощью можно обрабатывать металл толщиной до 300 мм, это обеспечивают дополнительные насадки, входящие в комплект, они съемные и их можно приобрести дополнительно, по мере износа. Secator может производить следующие виды резки:
Скорость может регулироваться в диапазоне от 100 1200 мм в минуту, а с помощью встроенной муфты свободного хода обеспечивается плавное перемещение машины по листу металла. Редуктор с воздушным охлаждением обеспечивает более чистую работу и сокращает расход горючего вещества.
Вышеперечисленные модели относятся к ручным, то есть они компактные, управляются с помощью рук мастера. Но для больших объемов обрабатываемого металла работать с такими
установками неудобно и не эффективно. Для промышленного производства применяются стационарные режущие установки — это, по сути, та же технология.
Читать также: Пилки лобзиковые по дереву
Они представляют собой станок со столешницей, в которую встроен режущий механизм. Работу его обеспечивает электрический
компрессор, для которого необходима электросеть с не менее 380 В и трехфазными розетками. Технология работы моделей стационарных режущих установок ничем, но отличается от ручных. Разница лишь в производительности, максимальной температуре нагрева, и способности обрабатывать металл, толщиной более 300 мм.
Условия для резки металла газом
Для качественной работы установки необходимо обеспечить постоянную подачу газа, поскольку кислороду необходимо постоянное количество теплоты, которая поддерживается в основном (на 70%) за счет сгорания металла и лишь 30% обеспечивает пламя газа. Если его прекратить, металл перестанет вырабатывать тепло и кислород не сможет выполнять возложенные на него функции.
Если металл достаточно не разогрет и не начат процесс плавления, кислород не сможет вытеснить тугоплавкие окислы. Обратная этой ситуация, когда металл имеет низкую температуру плавления, под воздействием горящего газа он может просто расплавиться, так, нельзя применять данный способ резки для чугуна.
Техника безопасности
Осуществление резки металла с помощью газовой установки лучше доверить опытному специалисту, поскольку при неаккуратном обращении последствия могут быть достаточно печальными.
Техника безопасности предполагает выполнения следующих условий:
Соблюдение этих простых условий обеспечит безопасную и эффективную работу по резке металла газовой установкой.
Техника безопасности
Осуществление резки металла с помощью газовой установки лучше доверить опытному специалисту, поскольку при неаккуратном обращении последствия могут быть достаточно печальными.
Техника безопасности предполагает выполнения следующих условий:
Устройство газовой горелки
- хорошая вентиляция в помещении, где будут осуществляться работы;
- на расстоянии 5 метров не должно быть баллонов с газом и прочими горючими веществами;
- работы должны вестись в защитной маске или специальных очках, а также в огнеупорной одежде;
- направлять пламя необходимо в противоположную сторону от источника газа;
- шланги в процессе эксплуатации прибора нельзя перегибать, наступать на них, зажимать ногами;
- если делается перерыв, то следует полностью погасить пламя у горелки и закрутить газовые вентили баллонов.
Соблюдение этих простых условий обеспечит безопасную и эффективную работу по резке металла газовой установкой.
Расход кислорода и пропана на резку металла
Поэтому мы начнем нашу статью с описания способов резки.
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.
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
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.
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.
Ацетиленовая сварка
Старая сварочная технология, с помощью которой всегда получается красивый и прочный шов, ацетиленовая сварка. В основе данного процесса лежит горючий газ – ацетилен, который всегда получали при помощи смешивания воды и карбида кальция. И делали это в специальном баллоне, называемом генератором. К оборудованию добавлялся кислородный баллон, комплект шлангов, горелка, установленная на специальной рукоятке, на которой располагаются регулирующие вентили. С их помощью регулировалась подача и расход ацетилена и кислорода.
Возни с генератором газа всегда было много. Его необходимо было перед каждым сварочным процессом загружать карбидом и заполнять водой. После окончания сварки смесь сливали, тем самым получали непредвиденный расход материалов. Сегодня вместо капризных генераторов используют баллоны, которые в заводских условиях заполняются ацетиленом под необходимым давлением.
Горелка для сварки ацетиленом
Газосварка ацетиленом, а точнее, ее качество, зависит от горелки. От точного ее выбора по размерам, от грамотной подачи газов в ее полость. Что касается размеров, то горелки маркируются от нуля до пяти. В этом случае «0» является самым малым размеров, соответственно «5» — самым большим. Здесь в основном имеется ввиду размер отверстия.
И чем больше он, тем шире будет сварочный шов после сварки, соответственно и больше будет расход газовой смеси.
Поэтому, начиная варить металлические заготовки ацетиленом, нужно в первую очередь убедиться, что наконечник (его номер) соответствует форсунке, через которую будет подаваться горючая газовая смесь.
Технология сварки
Перед тем как варить ацетилен сваркой, необходимо открыть подачу ацетиленового газа до появления резкого специфичного запаха. Горелка поджигается, после чего надо постепенно добавлять кислород до образования устойчивого синего пламени. Обратите внимание, что на каждом баллоне: ацетиленовом и кислородном установлены редукторы. Так вот при подаче обоих газов на ацетиленовом баллоне должна устанавливаться подача под давлением 2-4 атм, на кислородном до 2 атм. Повышать давление нет смысла, потому что это приведет к неправильной регулировке горючей смеси.
Когда производится сварка черных металлов, то обычно сварщики устанавливают так называемое нейтральное пламя. Состоит оно из трех частей, которые четко видны невооруженным глазом:
- Внутри располагается ядро, оно имеет яркий голубой окрас нередко с зеленоватым оттенком.
- Далее идет восстановительное пламя. Это так называемая рабочая область, имеющая бледно-голубой окрас.
- И сверху располагается факел пламени. И он тоже является рабочим.
Всего специалисты отмечают четыре разновидности пламени ацетиленовой сварки, но именно нейтральный вид используется чаще всего. Его нужно правильно настроить. И если настройка была проведена неграмотно, то сварка ацетиленом будет не варить металл, а резать его. Очень важно не допустить, чтобы пламя горелки было длинным и с оранжевым концом.
Такое пламя вводит в нагретый металл углерод в избытке. А этот химический элемент для сварочного процесса – не самый лучший показатель.
Способы сваривания
Существует два вида сварки: «на себя» и «от себя». В первом случае горелка движется первой, разогревая до необходимой температуры сварочную ванну, а за ней присадочная проволока. При этом необходимо, чтобы пламя горелки подавалось в зону сваривания под углом 45°. Горелка должна двигаться кругами или полукругами вдоль шва, присадка должна поспевать за пламенем и двигаться внутрь сварной зоны.
Во втором случае, наоборот, перед горелкой движется присадочный стержень. Обычно таким способом сваривают заготовки из толстого металла. Потому что сам процесс расплавления основного металла и присадки происходит одновременно, и смешанный расплавленный металл полностью заполняет сварную ванну. Но самое важное при таком способе соединения необходимо добиться равномерного смешивания двух металлов. Если взаимное проникновение будет слабым, то и шов получится некачественным.
Кстати, взаимопроникновение металлов, по-научному пенетрация, может выглядеть чисто внешне некрасиво, но при этом прочность соединительного шва будет максимально высоким. И, наоборот, красивый шов не обеспечивает высокое качество сварного соединения. В этом случае красота может оказаться обманчивой. Но чтобы результат был гарантированно качественным, необходимо устанавливать зазор между заготовками по минимуму, а также проводить предварительные прихватки с той же целью – уменьшение зазора.
Особенности газовой сварки
Ацетилено-кислородная сварка имеет три основных параметра, от которых зависит качество конечного результата. Это мощность огня (пламени), это под каким углом к сварочной поверхности располагается горелка, диаметр используемого присадочного прутка.
Мощность пламени горелки выбирается в зависимости от теплофизических свойств металла и от толщины свариваемых заготовок. Зависимость такая: чем толще детали, чем выше у их металла теплопроводность и температура плавления, тем больше должна быть и мощность пламени горелки. Последняя определяется расходом газовой смеси. Чем больше расход, тем выше мощность.
Для каждого вида металлов выбирается свой мощностной показатель. Существуют формулы, по которым он определяется. Основная зависимость – это толщина свариваемых заготовок.
- Для черных металлов (сталь и чугун) мощность располагается в пределах (100-150)n, где n – это толщина детали.
- Для цветных металлов, к примеру, для меди – диапазон равен (150-200)n.
Мощность пламени, как и расход газов, имеет единицу измерения – л/час.
Что касается угла наклона горелки, то она также изменяется в зависимости от толщины соединяемых изделий. К примеру, если толщина варьируется в диапазоне от 1 до 15 мм, то угол наклона будет изменяться от 10 до 80°. И чем толще металл, тем больше угол наклона. Но в самом начале сварки необходимо угол наклона выдерживать максимальным, даже до 90°, потому что при таком значении будет быстрее нагреваться соединяемые детали, плюс быстрее сформируется сварочная ванна.
Диаметр присадочного стержня также выбирается в зависимости от толщины заготовок. Формула определения проста: половина толщины плюс один миллиметр. К примеру, если свариваются между собой детали толщиною 4 мм, то для их соединения необходима присадка диаметром 3 мм.
Плюсы и минусы
К преимуществам газовой сварки можно отнести:
- Полная независимость от электричества.
- Возможность изменять температуру сварочной ванны только за счет изменения угла направления пламени, то есть, расположения горелки.
- Возможность избегать прожогов, изменяя расстояние от сварочной поверхности до горелки.
- Аппарат и все оборудования для ацетиленовой сварки мобильно.
Но есть у данной технологии и свои минусы.
- Небольшая производительность сварочного процесса.
- Достаточно большая площадь нагрева, что чаще всего отрицательно влияет на сам основной металл.
- Для проведения сварных работ требуется сварщик с высокой квалификацией.
- Редко используется в промышленных объемах.
Чаще всего же сварка ацетиленовым газом применяется для соединения тонкостенных заготовок. К примеру, для стыковки тонкостенных труб, где невозможно изнутри использовать флюс или защитный газ. Обязательно ознакомьтесь с видео-уроком, правила ведения ацетиленовой сварки.
Поделись с друзьями
Кислородная резка стали средних толщин
Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек – в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.
Сварочные экраны и защитные шторки – в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор. Доставка по всей России!
При кислородной разделительной резке стали в соответствии с технологическими особенностями различают резку металла малых толщин (до 5 мм), средних толщин (5—300 мм) и больших толщин (свыше 300 мм). Такое, деление довольно условно, однако для каждого диапазона разрезаемых толщин существуют общие закономерности.
Наиболее важными технологическими параметрами кислородной резки являются расход режущего кислорода, мощность подогревающего пламени, скорость резки.
Читать также: Пика на отбойный молоток хитачи
Для расчетов расходов режущего кислорода может быть рекомендована следующая формула, полученная на основании результатов обработки данных ВНИИавтогенмаш и зарубежных фирм,
где Vкр — расход «режущего» кислорода, м 3 /с; k2 — коэффициент, учитывающий состояние металла перед резкой (k2 = 0,3 — для проката; k2=0,6 — для литья и поковок толщиной от 0,3 до 0,6 м), kр, kп, kм — см. табл. 26.1.
Подогревающее пламя нагревает поверхностные слои металла до температуры воспламенения в начале резки, а в процессе резки — фронтальную поверхность металла. Мощность подогревающего пламени возрастет с увеличением толщины разрезаемого металла, расстояния между торцом резака и металлом. При резке загрязненного металла мощность пламени необходимо увеличивать.
Мощность пламени определяется расходом горючего газа, его родом и соотношением расхода горючего газа и подогревающего кислорода. При кислородной резке в качестве горючего используются газообразные и жидкие углеводороды. При сгорании указанных горючих в смеси с кислородом образуется высокотемпературное пламя.
В табл. 26.2 приведены сведения об основных свойствах горючих газов.
Расходы горючего газа и подогревающего кислорода при резке могут быть определены из нижеследующих зависимостей:
где Vr.r — расход горючего газа, м 3 /с; Vк.п — расход подогревающего кислорода, м 3 /с; δ — толщина разрезаемого металла, м. Значения входящих в приведенные уравнения коэффициентов для разных условий резки приведены в табл. 26.1 и 26.2. Расход железного порошка (qф, кг/с) при резке высоколегированных сталей определяется по формуле:
qф = 0,025δ 1,5 + 0,0017. (26.10)
При заданных расходах газов скорость резки уменьшается по экспоненциальному закону с увеличением толщины разрезаемого металла, так как динамическое воздействие струи на расплав резко сокращается по мере удаления от среза сопла. Скорость резки увеличивается с ростом температуры подогрева металла вследствие возрастания толщины жидкой прослойки металла в разрезе, чистоты кислорода и давления кислорода перед соплом. Повышение давления «режущего» кислорода перед соплом способствует увеличению скорости его потока и его динамического воздействия на окисляемый металл. Наибольшее увеличение скорости потока кислорода (до 90%) наблюдается в интервале давления на входе в сопло от 98 до 2940 кПа, дальнейшее повышение давления кислорода перед соплом от 2940 до 9800 кПа позволяет увеличить скорость кислородного потока лишь на 8 %.
На основании обобщения экспериментальных данных получена следующая зависимость для определения скорости резки:
где v — скорость резки, м/с; δ — толщина разрезаемого металла, м; kд — коэффициент скорости резки, зависящий от давления «режущего» кислорода,
где рk — давление «режущего» кислорода, кПа; кч — коэффициент скорости резки, зависящий oт чистоты кислорода,
где ε — чистота кислорода, %; kт, kм, kр выбираются в соответствии с табл 26.1.
Меньшие скорости резки выбираются при точной вырезке фигурных деталей, наибольшие при прямолинейной разделительной кислородной резке металла в скрап (табл, 26.3).
Волченко В.Н. “Сварка и свариваемые материалы”.
Газовая сварка
Сварка, пайка, склейка и резка материалов
Принцип сварки
Расплавление металла при газовой сварке происходит, под воздействием локализованного газо-кислородного или газо-воздушного пламени (рис. 1.1). Из различных температурных областей факела наибольший интерес представляет область, расположенная В зоне сварки (рис. 1.2).
Рисунок 1.1
Рисунок 1.2
Границы применимости
Толщина свариваемых материалов: применение газовой сварки экономически целесообразно для материалов толщиной до 10 мм.
Типы материалов: нелегированные и легированные стали, стальное литье, серый чугун, цветные металлы.
Область использования: сварка тонкостенных металлических изделий, сельскохозяйственное и транспортное машиностроение, монтаж и ремонт трубопроводов.
Параметры: скорость плавления стали 0,2 — 0,5, алюминия 0,15 — 0,2 кг/ч.
Выбор характеристики пламени: нейтральное пламя (соотношение горючий газ: кислород = 1: 1) применяют при сварке стали, окислительное пламя (избыток кислорода) — при сварке латуни, восстановительное пламя (избыток горючего газа) — при сварке алюминия и алюминиевых сплавов.
Положение шва при сварке: нижнее, горизонтальное, горизонтальное на вертикальной поверхности, полупотолочное, потолочное, вертикальное (снизу вверх и сверху вниз).
Расход сварочных материалов
Расход горючего газа: при толщине материала s = 1 мм 100 л/ч ацетилена (из 1 кг карбида кальция получают 300 л ацетилена; для полного разложения 1 кг карбида кальция необходимо 10л воды).
Расход сварочной проволоки при газовой сварке в зависимости от толщины металла (при V-образной разделке кромок с углом раскрытия 50°)
Максимально допустимый отбор газа из баллона: ацетилена 1000, кислорода 10 000 л/ч из каждого баллона.
Рабочие давления, регистрируемые манометром редуктора: для ацетилена 0,2, для кислорода 2,5 — 3,5 кг/см².
Таблица 1.1
Горючие газы для газовой сварки ПараметрАцетилен С2Н2Бытовой газВодород H2Пропан С3Н8Мощность пламени, ккал/(см². с) Температура пламени при использовании кислорода, °С Концентрация, обеспечивающая воспламенение, % (объемн.) Минимальная температура воспламенения в кислороде, °С Условия хранения Цвет маркировки баллона
| 10,7 | 3,03 | 3,34 | 2,56 |
| 3200 | 2000 | 2100 | 2750 |
| 2,8 — 82 | 6,5 — 35 | 4,1 — 75 | 2,1 — 9,5 |
| 2,8 — 93 | 4,5 — 95 | 3,0 — 45 | |
| 300 | 450 | 450 | 490 |
| 1,171 | 0,680 | 0,090 | 2,004 |
| В стальном баллоне под давлением до 15 кг/см² | Отбор из городской сети | В стальном баллоне под давлением до 150 кг/см² | В стальном баллоне |
| Желтый | Красный | Красный |
Гранулометрия зерен карбида (по TGL 11649, лист I):
Гранулометрия зерен карбида ГруппаРазмер зерен карбида, мм
| Пылевидный | |
| Мелкозернистый | 4 — 7 |
| 7 — 16 | |
| Крупнозернистый | 16 — 25 |
| 25 — 50 | |
| 50 — 80 |
Рекомендации по подготовке свариваемых кромок при газовой сварке
Тип разделки кромок:
1 — Изделия массового производства, металлические листовые и объемные.
2, 3 — Транспортное машиностроение, штампованные и вырубленные ножницами детали. Монтаж трубопроводов, ремонтные работы.
4, 5 — Транспортное машиностроение. Ремонтные работы.
1 — Встык с отбортовкой кромок, s до 2 мм. Преимущественно без присадочного материала.
2, 3 — Встык кромок, s = 2/5 мм, b = 2 мм. Встык с V-образной разделкой кромок, s == 5/10 мм, а = 50°, Ь = 3 мм.
4, 5 — В торец, s до 4 мм. В торец с V-образной разделкой кромок, s > 3 мм, а = 50°.
Оборудование
Для выполнения газовой сварки используют сварочные устройства, установки для выработки ацетилена, сварочную арматуру и вспомогательное оборудование.
Вспомогательное оборудование для газовой сварки
Таблица 1.6
Вспомогательное оборудование для газовой сварки Вспомогательное оборудованиеСредаПараметрыИзготовитель
Предприятие Auto-gentechnik, Грефендорф, ГДР
| Распределительный стеллаж I | Кислород, азот, сжатый воздух, водород, пропан, ацетилен, двуокись углерода | Распределительный стеллаж для 4 — 12 стальных баллонов | Autogen |
| Распределительный стеллаж II | Распределительный стеллаж для 2×6, 2×8; 2×10, 2×12, 2×24 стальных баллонов | ||
| Стандартные стальные баллоны для сжатого газа | Кислород, азот, сжатый воздух, ацетилен, двуокись углерода | Объем 40 л, масса без газа 70 кг | |
| Тележка для стеллажа | Кислород, азот, водород | Стеллаж для 20, 33, 54, 72 стальных баллонов | |
| Соединение баллонов | Кислород, водород, пропан, ацетилен | — | |
| Транспортная тележка для баллонов: | |||
| тип исполнения I | 2 стальных баллона | — | |
| тип исполнения II | 1 стальной баллон, 1 газогенератор | — | |
| Быстродействующий клапан, один газ | Кислород, ацетилен | Расход 5200 м³/ч | |
| Быстродействующий клапан, смесь двух газов | Смеси: кислород — ацетилен, кислород — бытовой газ, кислород — водород | Расход кислорода 5200, ацетилена 2000 м³/ч |
Выбор основных и присадочных материалов, термообработка
Для групп материалов, указанных в п. 1.1.1, выбор основных и присадочных материалов при сварке сталей производится по табл. 1.7. Свойства (химический состав и параметры прочности) приведены в табл. 1.8. Параметры сварки стального литья соответствуют параметрам сварки стали.
Сварку серого чугуна производят с предварительным подогревом или до 250 °С («полугорячая сварка»), или до 600 °С (горячая сварка); скорость нагрева и охлаждения 50 °С/ч.
Присадочный материал — сварочный пруток из аманита (серого чугуна, Ó в = 30 кгс/мм2, твердость НВ 200, температура плавления 1200 °С), диаметром 4, 5, 6, 8, 10, 12 мм (изготовитель — предприятие по сварочной технике, Эйзенах). Наиболее интересными (в аспекте газовой сварки цветных металлов) являются прежде всего алюминий и его сплавы.
Присадочные материалы можно выбрать по TGL 14908, флюсы — по TGL 14709, лист 2, F-LKI-F-LG5; подготовка соединений — по TGL 14906, листы 1 — 5.
Свойства присадочных материалов для газовой сварки
Таблица 1.8
Наплавка представляет собой разновидность сварки, заключающуюся в локальном нанесении методом сварки материала на основное изделие для защиты его от коррозии и износа или для наращивания и увеличения его объема.
При лазерной сварке для оплавления свариваемых кромок используют световой пучок. Сконцентрированный световой луч характеризуется монохроматичностью, когерентностью, параллельностью и высокой плотностью энергии.
В процессе сварки используется тепло, выделяющееся при соударении ускоренных электронов с металлом свариваемых деталей.
Методика расчета расхода материалов при термической резке
Рассмотрим три способа термической резки металла: газокислородная, плазменная и лазерная как наиболее распространенные. Кислородно-разделительная резка
применяется для раскроя сортового и листового углеродистого и низколегированного метал-лопроката, обрезки прибылей стального литья, обработки кромок под сварку и др. Не применяется для резки нержавеющих и высоколегированных сталей, чугуна и цветных металлов.
Плазменно-дуговая резка
применяется для раскроя проката как низкоуглеродистых, так и высоколегированных сталей, а также алюминия, меди и их сплавов.
Лазерная резка
значительно расширяет область применения термической резки и является эффективным способом резки тонколистового проката, тонкостенных труб и специального профильного проката из металлических и неметаллических материалов. Каждый из способов имеет свои технически и экономически обоснованные области применения, но для всех способов существует общая технологическая схема расходования технических газов.
При упомянутых выше способах резки нормируются расходные газы, используемые для подогрева металла, собственно резки или плазмообразования. К таким газам относятся: кислород, ацетилен или его заменители (пропан-бутан, природный газ) и азот. Применение водорода и аргона при резке весьма ограничено и в статье не рассматривается.
При плазменно-дуговой резке необходимо планировать расход специальных сменных электродов (катодов) с гафниевыми или циркониевыми вставками. Нормы расхода таких электродов зависят от интенсивности их эксплуатации и составляют 1-4 шт./смену. Для более точного нормирования их расхода необходимо исходить из требований руководства по эксплуатации соответствующего оборудования. В общем случае норма расхода газа на рез или вырезку детали (Рдет) определяется по формуле:
— норматив расхода газа в процессе резки, м3 на 1 м ре-за;
L
— длина реза (вырезаемого контура), м;
Кн
— коэффициент, учитывающий расход газов на начальных этапах резки, на подогрев, зажигание плазменной дуги, продувки и регулировки, может быть принят равным 1,1 при единичном производстве и 1,05 — при серийном.
Норматив расхода газа (H, м3 на 1 м реза) в процессе резки в зависимости от характеристик оборудования и режимов резки определяется по формуле:
— номинальный расход газов согласно техническим характеристикам применяемого оборудования, м3/ч;
V
— скорость резки, м/ч. Значения номинальных расходов газов в диапазоне скоростей резки для некоторых видов оборудования, которые можно использовать для укрупненных расчетов, приведены в таблице ниже. Использование того или иного газа обуславливается требованиями технологического процесса и применяемым оборудованием. Зависимость номинального расхода газа от толщины и скорости резки практически линейная пропорциональная и необходимое значение легко определяется интерполированием. Таким образом, при необходимости можно укрупненно, оценочно определить расход газов при различных видах термической резки расчетным путем, исходя из используемого вида оборудования, разрезаемого материала и его толщины.
Подготовка к работе
Перед началом работ необходимо убедится в безопасности: на одежде, полу, окружающих поверхностях должны отсутствовать следы масла и прочие легковоспламеняющиеся вещества. Далее следует осмотреть газовое оборудование на предмет полной комплектации и исправности. Следующие шаги помогут привести оборудование в режим готовности:
- Продуйте все шланги высокого давления газом для удаления пыли и грязи, прежде чем начнете подсоединять их. Проверьте подсос в каналах резака. Прикрепите с помощью ниппеля и гайки кислородный шланг к штуцеру с правой резьбой. Пропановый шланг прикрепите к левому штуцеру;
- Проверьте, нет ли утечки газов в разъемных соединениях;
- Проверьте исправность манометров. Обратите внимание на герметичность газовых редукторов.
Источник: vlg-cm.ru