Технология дуговой резки
Разработано и используется несколько способов резки металлов (стали, чугуна, цветных металлов) электрической дугой.
1. Дуговая резка металлов осуществляется с помощью:
1) металлического плавящегося электрода. Этот способ состоит в том, что металл расплавляют с помощью более высокой величины тока (на 30–40 % больше, чем при дуговой сварке).
Электрическую дугу возбуждают на верхней кромке у начала реза и постепенно перемещают ее вниз вдоль кромки (рис. 83).
Рис. 83. Схема резки металлическим плавящимся электродом
Капли жидкого металла выталкивают козырьком электродного покрытия. Кроме того, он изолирует электрод, препятствуя его замыканию на металл.
Резка таким способом обладает рядом недостатков, в частности имеет низкую производительность и дает некачественный рез. Режимы, при которых проводят резку, представлены в табл. 32;
Таблица 32. ПРИМЕРНЫЕ РЕЖИМЫ РЕЗКИ МЕТАЛЛА ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ
2) угольного электрода. Этот способ используют при резке чугуна, цветных металлов и стали тогда, когда нет необходимости строго соблюдать все размеры, а качество и ширина реза не играют никакой роли. При этом разделку проводят, выплавляя металл вдоль линии раздела. Резку ведут при постоянном или переменном токе сверху вниз, располагая оплавляемую поверхность под небольшим углом к горизонтальной плоскости, чтобы облегчить вытекание жидкого металла. Режимы резки представлены в табл. 33.
Таблица 33. ПРИМЕРНЫЕ РЕЖИМЫ РЕЗКИ СТАЛИ УГОЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДОМ
3) неплавящегося вольфрамового электрода в среде аргона. Этот способ резки используется редко, в основном при работе с легированными сталями и цветными металлами. Его суть заключается в том, что на электрод подают ток, величина которого превышает таковую при сварке на 20–30 %, и насквозь проплавляют металл.
2. Кислородно-дуговая резка (рис. 84). В данном случае металл расплавляют электрической дугой, которую возбуждают между изделием и стержневым электродом из низкоуглеродистой или нержавеющей стали (наружный диаметр – 5–7 мм, внутренний – 1–3,5 мм), после чего он сгорает в струе кислорода, подаваемого из отверстия трубки и окисляющего металл, и выдувается. Кислородно-дуговую резку применяют в основном при подводных работах.
Рис. 84. Схема оборудования поста для кислородно-дуговой резки: 1 – источник питания (трансформатор); 2 – регулятор; 3 – рубильник; 4 – кабель; 5 – электродержатель; 6 – электрод; 7 – резак РГД-1-56; 8 – кислородный шланг; 9 – кислородный баллон; 10 – редуктор
3. При воздушно-дуговой резке (рис. 85) металл расплавляют электрической дугой, возбуждаемой между изделием и угольным электродом (пластинчатым или круглым), и удаляют струей сжатого воздуха.
Рис. 85. Схема осуществления воздушно-дуговой резки: 1 – резак; 2 – струя воздуха; 3 – канавка; 4 – электрод
Процесс резки проводят при использовании постоянного тока обратной полярности (при прямой полярности зона нагрева более широкая, что создает трудности при удалении металла) или переменного тока.
Величину тока определяют по формуле:
I = K·d,
где I – ток;
K – коэффициент 46–48 и 60–62 А/мм для угольных и графитовых электродов соответственно;
d – диаметр электрода.
Для этого способа применяют особые резаки, которые бывают двух типов и поэтому предполагают разные режимы резки:
– резаки с последовательным расположением струи воздуха;
– резаки с кольцевым расположением струи воздуха.
Воздушно-дуговая резка подразделяется на два типа, которым соответствуют разные режимы (табл. 34 и 35):
– поверхностная строжка, используемая для разделки образовавшихся в металле или сварном шве дефектов, подрубки корневого шва и снятия фасок;
– разделительная резка, применяемая при обработке нержавеющей стали и цветных металлов.
Таблица 34. ПРИМЕРНЫЕ РЕЖИМЫ ПОВЕРХНОСТНОЙ ВОЗДУШНО-ДУГОВОЙ РЕЗКИ
Таблица 35. ПРИМЕРНЫЕ РЕЖИМЫ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЙ ВОЗДУШНО-ДУГОВОЙ РЕЗКИ
4. Плазменно-дуговая резка, суть которой заключается в том, что металл проплавляется мощным дуговым разрядом, сконцентрированным на небольшом участке поверхности разрезаемого металла, и удаляется из зоны реза высокоскоростной газовой струей. Холодный газ, проникающий в горелку, обтекает вольфрамовый электрод и в зоне разряда превращается в плазму, которая затем истекает через небольшое отверстие в медном сопле в виде яркосветящейся струи с высокой скоростью и температурой, доходящей до 30 000 °C (или больше). Принципиальная схема плазменно-дуговой резки показана на рис. 86.
Рис. 86. Схема процесса плазменно-дуговой резки: 1 – электрод; 2 – водоохлаждемое сопло; 3 – наружное сопло; 4 – струя плазмы; 5 – металл; 6 – изоляционная шайба; 7 – балластное сопротивление; 8 – источник питания; 9, 10 – газ; 11 – вода
Плазменная резка может осуществляться независимой или зависимой дугой. В таком случае говорят о плазменной дуге прямого или косвенного действия.
Режимы резки, на которые можно ориентироваться, наглядно представлены в табл. 36.
Таблица 36. ПРИМЕРНЫЕ РЕЖИМЫ ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ РЕЗКИ ДВУХ ВИДОВ МАТЕРИАЛА
5. Дуговая резка под водой. В жидкой среде, например в воде, можно создать мощный дуговой разряд, который, обладая высокой температурой и значительной удельной тепловой мощностью, сможет испарять и диссоциировать жидкость. Дуговой разряд сопровождает образование паров и газов, которые заключат сварочную дугу в газовую оболочку, т. е. фактически дуга будет находиться в газовой среде.
Стабильную сварочную дугу от стандартных источников питания дадут угольные и металлические электроды. Для осуществления резки под водой на них должно быть нанесено толстое водонепроницаемое (пропитанное парафином) покрытие, которое, охлаждаясь снаружи водой, будет плавиться медленнее, чем стержень электрода. В результате этого на его конце образуется небольшой чашеобразный козырек, благодаря которому будет обеспечиваться устойчивость газовой оболочки и горения дуги.
Величина тока выставляется из расчета 60–70 А на 1 мм диаметра электрода.
Описанный способ резки применяют при ремонте судов и т. п.
Техника безопасности при дуговой сварке и резке
Сварочные работы сопряжены с определенными факторами, которые могут быть опасными для здоровья человека. К ним относятся:
– поражение электрическим током;
– отравление токсичными газами и пылью;
– ожоги расплавленным металлом, который разбрызгивается при сварке;
– поражение глаз и незащищенной поверхности кожи лучами сварочной дуги;
– ушибы и порезы, которые возможны при подготовке изделия под сварку;
– взрывы находящихся под давлением сосудов или взрывоопасных веществ;
– пожар.
Чтобы обезопасить свое здоровье, необходимо:
1) скрупулезно выполнять инструкции по обращению со сварочным оборудованием (об ознакомлении с ними в условиях производства надо расписаться в соответствующем журнале);
2) следует знать порядок включения и выключения питающей сети высокого напряжения, проверять заземление и сопротивление изоляции коммутационных проводов и электродержателей (на производстве такой контроль осуществляется ежегодно, о чем составляются соответствующие акты);
3) работать только в специальной одежде, надевать рукавицы, в подошве не должно быть металлических гвоздей, набоек и пр.;
4) ухаживать за оборудованием и следить за его исправностью. Это означает, что рабочий день должен начинаться с ряда определенных мероприятий, а именно:
– с проверки наличия заземления;
– с очищения источника питания перед включением от пыли, огарков электродов и пр. Если при его включении замечены неисправности, нужно отключить источник и предпринять меры по их устранению (на производстве следует поставить об этом в известность мастера);
– с проверки надежности изоляции проводов, их стыков. Если потребуется, надо заменить изоляцию, затянуть крепление и т. д. Ремонтировать оборудование должен профессиональный электрик;
5) по окончании работы положить электродержатель таким образом, чтобы контакт с токоведущими частями сварочного поста был исключен;
6) при сварке внутри сосудов иметь резиновый коврик и двенадцативольтовую лампу;
7) не работать во время дождя или снегопада при отсутствии укрытия.
При осуществлении сварочных работ запрещается:
– использовать дефектные сварочные щитки и маски;
– работать с треснувшими и сильно потертыми светофильтрами;
– производить сварку при нефункционирующей или неисправной вентиляции.
В процессе плазменно-дуговой резки надо соблюдать правила эксплуатации электроустановок. Напряжение холостого хода при ручной резке составляет 180 В, при машинной – 500 В.
