Термохимическая резка металлов

Процесс разделения заготовки на несколько частей называется резкой металла.

В процессе резки металл из полости реза может быть удален термическим способом (расплавляется по линии реза и вытекает) и химическим способом (окисляется, превращается в окислы и шлаки, которые также удаляются из полости реза). Оба эти процесса могут происходить одновременно.

Существует большое количество разнообразных способов резки металлов, о чем будет говорено ниже, но в промышленности наибольшее распространение и применение нашла газокислородная резка металлов. Этот вид резки основан на способности металлов, подогретых газокислородным пламенем до температуры воспламенения, сгорать в струе чистого, так называемого, режущего кислорода. Для кислородной резки необходимо, чтобы металл удовлетворял следующим основным требованиям:

- температура воспламенения металла должна быть ниже температуры его плавления;

- температура плавления окислов должна быть ниже температуры плавления самого металла;

- теплопроводность металла должна быть не слишком высокой;

- количество теплоты, выделяющейся при сгорании металла, должно быть достаточным для поддержания непрерывного процесса резки;

- образующиеся окислы должны быть достаточно жидкотекучими и легко выдуваться струей режущего кислорода.

Этим требованиям наиболее полно удовлетворяют углеродистые и низколегированные стали с содержанием углерода до 0,7 %. При увеличении содержания углерода повышается температура воспламенения металла и достигает температуры его плавления. Содержание легирующих примесей не должно превышать 5 %, т.к. они способствуют образованию тугоплавких окислов.

Чугуны, медные и алюминиевые сплавы, высокохромистые и хромоникелевые стали, не поддаются нормальному процессу резки, т.к. чугун имеет температуру горения равной температуре плавления; медь и ее сплавы не режутся вследствие высокой теплопроводности и малой теплоты сгорания. Алюминий и его сплавы, а также высоколегированные стали, имеют на поверхности тугоплавкие пленки окислов, которые также затрудняют нормальный процесс резки.

По характеру и направленности кислородной струи существуют три основных вида резки:

- разделительная, при которой образуются сквозные резы;

- поверхностная, при которой на поверхности металла образуются канавки округлого очертания;

- резка кислородным копьем, заключающаяся в прожигании в металле глубоких отверстий.

Обычной кислородной резкой режут металл толщиной от 5 до 300 мм. При толщине металла свыше 300 мм используются специальные резаки.

Наряду с кислородной резкой в промышленности нашли применение и другие виды термической резки металлов:

Дуговая электрическая резка металлов основана на выплавлении металла по линии реза теплотой электрического дугового разряда. Дуга возбуждается угольным или стальным электродом. Расплавленный металл стекает по стенкам образовавшегося реза под действием собственного веса и незначительного давления дуги. При использовании данного метода получается низкое качество поверхности реза при малой производительности процесса. В связи с этим данный способ применяется как вспомогательный при сварочно-монтажных работах.

При использовании метода воздушно-дуговой резки металл расплавляется дугой, возбужденной угольным или вольфрамовым электродом, а затем выдувается из полости реза потоком сжатого воздуха, подаваемого параллельно электроду. Данный вид резки металлов можно выполнять во всех пространственных положениях. Основная область применения данного метода - поверхностная обработка металлов, такая как снятие лишнего слоя металла, снятие дефектных участков, изготовление пазов.

Плазменно-дуговая резка металла осуществляется проникающей дугой и струей дуговой плазмы. При резке проникающей дугой металл выплавляется из полости реза направленным потоком плазмы, совпадающим по направлению с токоведущим столбом создающей его дуги прямого действия.

Этим способом производится резка толстых листов алюминия (до 120 мм), коррозионно-стойких сталей и медных сплавов.

Электроды, присадочные прутки и проволока, защитные газы и флюсы объединены в одно понятие - сварочные материалы. Они выполняют разнообразные металлургические и технологические функции.

Сварочная проволока используется как электродная и присадочная проволока при полуавтоматической и автоматической сварке, а также идет на изготовление стержней электродов для ручной дуговой сварки. Согласно стандарту сварочная проволока выпускается из сталей 77 марок, диаметрами от 0,3 до 12 мм. В маркировке проволок указываются буквы Св (сварочная проволока) и буквенно-цифровое обозначение, аналогичное маркировке соответствующих сталей.

Например: Св-08 - низкоуглеродистая сварочная проволока с процентным содержанием углерода 0,08 %;

Св-08А - низкоуглеродистая качественная сварочная проволока с процентным содержанием углерода 0,08 % и с пониженным содержанием серы и фосфора.

Св-08Г2СА, Св-09Х18Н9Т - легированные сварочные проволоки с химическим составом, соответствующим аналогичным сталям.

Эти электроды изготовляют из тугоплавких материалов: графита, вольфрама, циркония, гафния. Для ручной сварки преимущественно применяются вольфрамовые электроды. Неплавящиеся вольфрамовые электроды изготавливаются из чистого вольфрама (марка ВЧ) и из вольфрама с добавкой

1 - 2,5 % окислов различных металлов: Тория (ThO₂) - марка ВТ-15; Лантана (La₂ O₃) - марка ВЛ-10; Иттрия (Y₂O₃) - марка ВИ. Эти добавки увеличивают эмиссионную способность вольфрама (катода) и его стойкость против расплавления при сварке.

Покрытые электроды для ручной и механизированной сварки представляют собой стальные стержни (из сварочной проволоки) со слоем покрытия

Диаметр проволоки для покрытых электродов лежит в диапазоне 1,6 - 12 мм, толщина электродного покрытия составляет 0,5 - 2 мм на сторону в зависимости от диаметра и марки электрода.

Покрытие предназначено для стабилизации сварочной дуги, образования газовой защиты, легирования и рафинирования расплавленного металла. Стабилизация горения сварочной дуги достигается введением в покрытие легко ионизирующих элементов K, Na.

Покрытые электроды, применяемые в промышленности, классифицируют по нескольким признакам.

- Электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву до 600 Н/мм². Этой группе электродов присвоено условное обозначение У.

- Электроды для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву s_в > 600 Н/мм2. Условное обозначение этих электродов - Л.

- Электроды для сварки легированных теплоустойчивых сталей. Условное обозначение - Т.

- Электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Условное обозначение - В.

- Электроды для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. Условное обозначение - Н.

В зависимости от механических свойств наплавленного металла или его состава электроды подразделяются на типы.

Типы электродов назначения У, Л (всего 14 типов) обозначаются буквой Э (электрод) и имеют цифры, которые обозначают среднее значение s_в у наплавленного металла в кГс/мм² (Э38, Э42, Э42А). Буква А в обозначении типа электрода указывает на повышенную пластичность и ударную вязкость.

Типы электродов назначения Т содержат в себе указания о химическом составе наплавленного металла в обычном для сталей обозначении - Э - 12ХМФ. Типы электродов назначения В имеют обозначения вида - Э - 07Х18Н9ФС.

В зависимости от металлургических свойств образующегося при сварке шлака или вида основного компонента электродные покрытия делятся на виды:

5. покрытие смешанного вида - соответствующее двойное обозначение;

6. покрытие, не относящееся ни к одному из перечисленных - П.

Покрытые электроды классифицируются также по качеству изготовления (1-ая и 2-ая группы), по их назначению в зависимости от пространственного положения шва, по роду сварочного тока и номинального напряжения холостого хода источника питания.

Марка электрода ЦЛ - 9, электроды предназначены для сварки высоколегированной стали аустенитного класса. Данные электроды дают наплавленный металл типа Э - 10Х25Н13Г2Б, диаметр электрода 5,0 мм. Электроды допускают сварку в нижнем и вертикальном пространственных положениях, имеют толстое покрытие основного вида. Группа качества изготовления 1 - низшая. Применяются для сварки на постоянном токе обратной полярности.

Защитные газы применяются для защиты сварочной ванны от вредного влияния кислорода и азота воздуха, для раскисления, легирования и рафинирования швов. Все защитные газы разделены на две группы:

Химически активные газы растворяются в расплавленном металле либо вступают с ним в химическое взаимодействие. К химически активным газам относится углекислый газ (СО₂). Химически пассивные газы не растворяются и не вступают в химические взаимодействия с расплавленными металлами. К этой группе газов относятся инертные газы аргон (Ar), гелий (He) и азот (N₂), если он применяется для сварки меди, в которой он не растворяется и с которой не взаимодействует.

Для улучшения технологических характеристик процесса сварки (уменьшить разбрызгивание металла), металлургических характеристик полученного шва (уменьшить наводораживание металла) применяют газовые смеси углекислого газа и кислорода, аргона и кислорода, аргона, кислорода и углекислого газа.

В основу классификации флюсов положено деление их по назначению, химическому составу и способу изготовления. Флюсы изготовляют неплавленными (простые смеси), керамическими неплавящимися (спекаемые смеси) и плавленными.

Керамические флюсы изготавливают по технологии, сходной с технологией изготовления электродных покрытий. Их состав обычно близок к составу электродных покрытий вида Б и Р. Легирование металла при сварке под этими флюсами достигается за счет содержащихся в них порошков легирующих элементов. Керамические флюсы применяются для наплавки слоев с особыми свойствами, для сварки высоколегированных сталей.

Плавленые флюсы представляют собой сплавы окислов и солей металлов. Их классифицируют по химическому составу, химической активности в расплавленном состоянии и по назначению.

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: