Термическая резка проката и области её применения

Раскройка металлической заготовки выполняется двумя методами – холодным (механическим) способом и при термической резке. Выбор зависит от экономической целесообразности временных и энергетических затрат, а также свойств материала, из которого изготовлена заготовка для раскроя.

Термическая резка как вид обработки

Термическая резка проката – это вид металлообработки, который заключается в разделении заготовки (удалении части материала – поверхностная строжка) на части путём плавления по заданной траектории (линии) разделения.

Термическая резка, кроме непосредственного разделения заготовки на отдельные части, также применяется для раскроя заготовки, совмещённого с манипуляциями по подготовке кромок детали к свариванию или вырезанию, а также для создания отверстий и размещения арматуры, выполнения других необходимых и возможных действий. Выделяют такие виды термической резки:

• кислородная (газовая) – основана на использовании свойств окисления металла кислородной струёй после нагрева участка заготовки сгорающими горючими газами (ацетиленом, пропан-бутановой смесью, метаном), преимущественно используется при работе с углеродистыми сталями;
• кислородно-флюсовая – основана на подаче и сгорании порошкового реагента на локальном участке заготовки, испытывающем направленное тепловой действие, преимущественно используется при работе с нержавеющими сталями и листами металла большой толщины;
• плазменная (плазменно-дуговая) – основана на использовании электрической энергии для нагрева направленной струи горючего газа до температуры 4000-5000 С⁰, может использоваться со всеми металлами и сплавами независимо от формы;
• дуговая и воздушно-дуговая, которые основаны на использовании электрической энергии для плавления локального участка заготовки.

Поверхностная строжка, выполняемая воздушно-дуговым способом, является наиболее производительным и эффективным методом обработки, который основан на плавлении металла под действием высокой температуры, генерируемой электродом на локальном участке поверхности заготовки. Этот метод часто применяют для удаления дефектных соединений, прорезки отверстий, удаления прихватов (скоб или планок), прорезки корня шва и сварного соединения.

Некоторые основы использования кислородной резки

Кислородная (или кислородно-газовая) резка получила широкое распространение как один из наиболее надёжных и экономичных способов обработки металлов и их сплавов. Процесс разделения заготовки при использовании этого метода представляет собою нагрев участка металлической заготовки до состояния плавления и его последующего окисления кислородной струёй. При окислении металл, нагретый на конкретном участке, плавится и теряет форму.

В основе принципа действия использовано свойство выделения большого количества тепла от сгорания горючего газа, в качестве которого используются отходы нефтеперерабатывающей промышленности и горючие летучие вещества, а также пропан, метан и ацетилен.

Специальной горелкой формируется поток пламени, состоящий из ядра, где происходит полное сгорание горючей смеси, и факела, где сгорание смеси происходит не в полном объёме. Ядро, приближённое к локальному участку металла, нагревает его до температуры свыше 3000 С⁰, а подача к нагретому участку направленного потока чистого кислорода вызывает реакцию окисления нагретого металла, который после этого деформируется и становиться плавким. Химическая реакция сопровождается выделением никеля и углерода в образующуюся при резке кромку, эти элементы удаляются механическим способом после окончания резки.

Особенности кислородно-флюсовой резки

Возможности кислородно-флюсовой резки активно применяют для разделения заготовок из хрома и никеля. В основе этого метода использован эффект сгорания специального порошка с определёнными химическими свойствами, который выделяет в зоне ядра пламени большое количество тепловой энергии, нагревающей локальный участок металлической заготовки и вызывая его плавление.

В качестве сырья для порошка применяются:

• флюсы железа;
• флюсы кварцевого песка;
• флюсы известняка;
• флюсы двууглекислого натрия;
• флюсы фосфористого кальция.

Этот метод также применяют для резки изделий из железа, чугунных и алюминиевых заготовок, медных сплавов.

Возможности плазменной резки

Метод плазменной резки отличается высокой производительностью и позволяет выполнять обработку не только чистых, но и сложных сплавов, в основе которых использована нержавеющая сталь и цветные металлы, практически не поддающиеся кислородно-газовой и кислородно-флюсовой резкам. Этот способ основан на возможности плавления металла вследствие интенсивного нагрева его локальной контактной поверхности. Передаваемое тепло генерируется пламенем с температурой 4000-5000 С⁰, которое порождается электрической дугой, пропускаемой через поток горючих газов, испускаемых соплом плазмотрона.

Электрическая составляющая характеризуется не только параметрами измерения силы тока и напряжения, но и значениями температуры, зависящими от особенностей и формы поверхности разрезаемого металла, расстояния от локального участка обрабатываемой поверхности до торца сопла плазмотрона (горелки), силы тока, а также расхода и особенностей плазмообразующего газа.

Достоинства и основные недостатки плазменной резки

Плазменная резка наиболее эффективна, если её применяют для изготовления детали с фигурным контуром из цельного листа металла или его сплава. Также эффективность проявляется при резке детали с прямолинейными контурами, которые не требуют дальнейшей механической обработки.

Также этот способ резки применяют для:

• создания отверстий и проёмов;
• нарезания прутов, полос и профильных элементов;
• обработки кромки разрезанной заготовки;
• обработки литых штамповок и заготовок.

В сравнении с кислородно-газовой резкой плазменный метод обработки имеет ряд преимуществ. В частности, применяя плазмотрон можно выполнять резку разных металлов, при этом производительность плазменной резки намного выше кислородной. Плазмотрон может использовать для создания теплового потока любые газы, в то время как применение кислородной резки основано на использовании дорогих горючих газов. При плазменной резке заготовка поддаётся гораздо меньшей деформации по краю среза.

Однако плазменная резка имеет и свои недостатки. К ним относятся:

• высокая стоимость приобретения и трудоёмкость обслуживания оборудования;
• необходимость периодического охлаждения плазмотрона (горелки);
• необходимость выполнения работы специалистом, имеющим соответствующую подготовку и практические навыки.

Краткая таблица особенностей использования разных видов термической резки