E-SHOP-BG.eu

Газокисилородно рязане на метали с резак – стара технология с голямо бъдеще

За осъществяване на процесите на газокислородно рязане на металите са необходими апаратура и съдове за съхраняване на кислорода и горивния газ. Кислородът (0₂) е един от най-разпространените елементи в природата. За индустриални цели се получава по два начина. Чрез електролиза от вода и чрез дълбоко охлаждане от въздуха. Получаването на кислород чрез електролиза засега не е изгодно икономически поради високата стойност на електрическия ток. Ето защо най-широко приложение в днешно време е намерило получаването на кислород от въздуха. Горивният газ е елементът, който дава необходимата топлина, за да се извърши газовото рязане. За тази цел могат да се използуват различни газове. Основният инструмент за газокислородно рязане е ръчният резак или машинният резак (при механизираното и автоматизираното рязане).

Водородът (H2) е газ без цвят, вкус и мирис. Не е отровен и лесно се запалва. Гори със слабосипкав пламък. Съхранява се в стоманени бутилки, които се боядисват със зелен цвят.

Метанът (СН₄) е газ без цвят, със специфична миризма. Има ниска температура на пламъка. Съхранява се в стоманени бутилки.

Пропан (С₃Н.ч) и бутан (С₄Н₁₍₁). Най-често се използват смесени, като сместа носи названието технически пропан. Той има висока температура на пламъка и намира широко приложение за газопламъчно рязане на метали в корабостроенето.

Ацетиленът (С₂Н₂) е газ без цвят, без мирис (когато е химически чист) и по е отровен. Употребяваният в практиката технически ацетилен има специфична миризма на чесън. За промишлени нужди ацетиленът се получава от калциев карбид (СаС₂). Технически чистият калциев карбид представлява твърдо кристално вещество с тъмносив цвят. Той има миризма на чесън. В допир с вода се разлага, при което се отделя ацетилен.

Реакцията протича по следния начин:

СаС₂+ 2Н₂0 = С₂Н₂-f- Са(ОН)₂4- топлина

Тъй като калциевият карбид е силно хигроскопично вещество, той трябва да се съхранява на сухо място в затворени съдове. В противен случай той се разлага и се превръща в сиво-бял прах. Днес ацетиленът за газокислородно рязане не се получава от ацетиелнови генератори а се използват бутилки с ацетилен, разтворен в ацетон.

Освен гореизброените горивни газове могат да се използуват още коксов газ, нефтени газове и др.

Оборудване за газокислородно рязане – резак, маркучи, редуцир вентили и бутилки за газове

Към обзавеждането за газокислородно рязане на металите можем да причислим:

• Бутилки за съхраняване на горивни газове и бутилки за съхраняване на кислород.
• Редукционни вентили. При газокислородно рязане необходимият кислород се съхранява в стоманени бутилки под високо налягане –15 МРа. Самият процес на газово рязане изисква кислородът да постъпва към резача със значително по-ниско налягане. Апаратурата, която осъществява това редуциране на налягането, се нарича редукционен вентил.
• Маркучи (шлангове). Външният диаметър на маркучите се избира в зависимост от разхода на газ. Маркучите за кислород трябва да издържат на налягане 1 МРа, а за горивните газове – на 0,3 МРа.
• Вътрешните размери на маркучите, предназначени за стандартни резачи и горелки, са: за кислород 6 mm, за ацетилен – 9,5 mm.
• Газов резак. За извършване на ръчното газокислородно рязане е необходим специален инструмент, наречен резак.

По конструкция резаците биват различни, но всеки резак е снабден с два накрайника–нагревателен, през който се пуска сместа от горивен газ и кислород, и режещ – през който се пуска чистият кислород. Двата накрайника могат да бъдат разположени концентрично или последователно.

Резакът се състои от два нипела за шлангове и ръкохватка и тяло с три вентила – за ацетилена, за нагряващия пламък и за режещия кислород. Към тялото на резака са присъединени тръбичката за подаване на режещия кислород и смесителната камера, в която се намира инжектора. Главата на резака е снабдена с резба за завинтване на накрайниците. Резакът се придвижва с или без помощта на количка с две колелца. Кръгли детайли и отвори се изрязват чрез пергелно приспособление, което се закрепва към количката с колелца.

 Същност на газокилсородното рязане

Принципът на газокислородното рязане на стоманата е основан на изгаряне на метала в струя кислород.

При газокислородно рязане металът в мястото на рязането се нагрява предварително до температура, съответстваща на горенето му. Разтопеният шлак, образуван при изгарянето, се издухва от мястото на рязане в течно състояние от режещата струя на кислорода. Загряването на метала и самото му изгаряне става в тесен участък по дължината на линията на рязане.

За да се реже даден метал със струя от чист кислород той трябва да отговаря на следните, условия:

1. Температурата на изгарянето му в кислорода да бъде по-ниска от температурата на разтопяването му. Ако металът не удовлетворява това условие, той ще се разтопи и ще премине в течно състояние, преди да започне изгарянето му, и няма да се получи линейно очертание на разрязания ръб.
2. Образуваните се окиси да се топят при по-ниска температура, отколкото е температурата на топене на метала. Ако металът не отговаря на това условие, образувалите се окиси няма да останат в течно състояние и няма да се издухат от мястото на рязането.

За кои метали може да се приложи газокислородно рязане

От всички използвани в техниката метали на посочените условия за газокислородно  рязане най-добре отговарят ниско- и средновъглеродните стомани с температура на горене в кислород 1150°С.

За загряване на стоманата до необходимата температура на изгаряне в кислород се използуват промишлени горивни газове. Горивният газ може да бъде ацетилен, водород, светилен газ, бензинови пари, петролни пари. В корабостроенето се използуват предимно ацетиленът и пропан-бутанът. 

При съвременното газокислородно рязане  сместа от кислород и ацетилен излиза от пръстеновидния канал на накрайника на резака и изгаря.  като образува нагрявал}. Пламъкът нагрява метала до температура, съответстваща на началото на горене. В този момент се подава технически чист кислород по основния канал на накрайника. Той попада върху нагретия метал и го запалва. Започва горенето на метала с отделяне на голямо количество топлина, която заедно с нагряващия пламък загрява по-долните слоеве на метала. Горенето се разпространява бързо в дълбочина по цялата дебелина на метала, пламъкът прогаря отвор, през който режещата струя кислород излиза навън, като пробива метала. Ако след това продължаваме да преместваме резача по начертана права или крива линия с необходимата скорост, металът ще изгаря по тази линия и ще се получи разрез.

Газокислородно рязане – техника и практики

За запалване на нагряващия пламък се отваря най-напред вентилът за нагряващия кислород, а след това и вентилът за ацетилена. Излизащата от накрайника смес се запалва и пламъкът се регулира. Обикновено рязането започва от ръба на листа, но ако е наложително, то може да започне и от средата (например при изрязване на отвори, фланци и др.). Най-напред се пробива отвор с резача, след което започва изрязването на начертаната фигура. Отначало металът се нагрява почти до температурата на разтопяването – до бял цвят, след което се пуска режещата кислородна струя. Когато струята пробие напълно метала, започва равномерното преместване на резака по отбелязаната линия и изгарянето на метала продължава по цялата дължина.

Поради неточност и неравномерност в придвижването на резака и силното вибриране на режещата струя при треперенето на ръката на работника ръчното газокислородно рязане дава недостатъчно чиста повърхнина на разреза, изискваща допълнителна механична обработка чрез шлайфане с ъглошлайфи.

Газокислородно рязане се използва и механизирано с трактори, движещи се по рейка. Характерно за газокислородните трактори е възможността за плавно регулиране скоростта на движение (газокислородно рязане). В днешно време почти всяко предприятие разполага и с автоматизирани машини CNC  –   ЦПУ (цифрово програмно управление). При тях машинните резаци са разположени на портали, които се движат по релсов път, така че могат да изрежат произволна форма в рамките на газорезната маса.

Газокислородно рязане се използва и за подготовка на краищата на планки и тръби за заваряване. Процесът се нарича скосяване на метали. След като се скоси с резак е необходимо да се отсрани термично засегнатият слой на метала. Чрез шлайфане се отстранява слой с дебелина до 0,5мм.