На сегодняшний день газовая резка является наиболее популярным методом, благодаря отсутствию строгих требований к месту проведения работы и простоте выполнения операций. В этой статье вы узнаете об особенностях технологии, достоинствах и недостатках этого способа, принципе работы оборудования и его видах.
Газовая резка металла — технология, которая на сегодняшний день используется широко, поскольку предполагает простоту выполнения операции, не требует дополнительных источников энергии и сложного оборудования. Именно эти методом пользуются специалисты в ремонтных, строительных и сельскохозяйственных работах. Практически все устройства, предназначенные для резки металла газом, мобильны, их легко транспортировать и использовать в другом месте.
Все операции по дуговой сварке должны быть экранированы для защиты других людей, работающих поблизости. Там, где работа выполняется на стационарных скамьях или в сварочных цехах, по возможности следует устанавливать постоянные экраны, в противном случае следует использовать временные экраны. Экраны должны быть непрозрачными из прочной конструкции и огнестойкого материала.
Использование черных красок для внутренних стендов сварочных кабин стало общепринятой процедурой, но используемая краска должна производить матовую отделку. Должно быть обеспечено адекватное окружающее освещение, чтобы предотвратить деформацию глаз, приводящую к головным болям. Сварочные кабины и переносные экраны следует регулярно проверять, чтобы обеспечить адекватную защиту персонала, работающего поблизости.
Технология резки металла газом
Сущность процесса кислородной резки заключается в следующем. Нагреватель разогревает металл в среднем до температуры в 1100 градусов С. Затем в рабочую зону подается струя кислорода. Поток, соприкасаясь с нагретым металлом, воспламеняется. Горящая струя легко разрезает металлический лист, при условии постоянной и стабильной подачи газа.
Меры предосторожности, которые необходимо предпринять во время операций по резке дуги, существенно не отличаются от тех, которые требуются при дуговой сварке. Однако, поскольку используемые токи, как правило, выше, обычно требуется более тяжелая защитная одежда. Когда используется метод углеродной резки, хороший шлем должен быть предпочтительнее щита для рук. Для защиты ног от падения расплавленного металла следует надевать шкуры кожи или асбеста.
Флюсы, содержащие фториды, часто используются при пайке серебра и сварке алюминия, магния и сплавов. Фторид водорода, если он получен в достаточной концентрации, будет раздражать и наносить вред сварщикам. Некоторая серебряная пайка может содержать кадмий. Материалы, которые были покрыты токсичными материалами, такими как свинец, кадмий, могут оказывать вредное воздействие при сварке любым процессом. Коричневые пары кадмия чрезвычайно опасны, производя тяжелые и смертельные повреждения легких при коротком воздействии.
У металла температура горения должна быть меньше, нежели температура плавления. В противном случае расплавленные, но не сгоревшие массы сложно удалить из рабочей зоны.
Таким образом, операция резки выполняется за счет сгорания материала в струе газа. Основным модулем инструмента газовой резки является резак. Он обеспечивает точную дозировку смешивание газов или паров жидкого топлива с кислородными массами в газовоздушную смесь. Также резак обеспечивает воспламенение получаемой смеси, и отдельную подачу кислорода к рабочему месту.
Лихорадка металлических паров может зависеть от воздействия цинковых паров в результате операций на оцинкованных материалах, латуни или бронзы, а иногда и от использования бронзового наполнителя. Сварка на цистернах и контейнерах любого типа, из которых содержимое не было тщательно удалено, может привести к ряду опасностей путем улетучивания или разложения остатка.
Ожоги глаз и обнаженные части тела могут возникать из-за высыпания раскаленных частиц металла. Интенсивное излучение от пламени и лампы накаливания в сварочной ванне может вызвать дискомфорт у оператора и человека в непосредственной близости от операции, и поэтому необходимы меры предосторожности. Чрезмерное воздействие ультрафиолетового излучения может также вызвать перегрев и жжение кожи и лица, затылка шеи и других открытых частей тела, которые должны быть соответственно защищены. Высокочастотная искра, используемая для обозначения дуги, может вызвать небольшие глубокие ожоги, сконцентрированные в точке на коже.
Резка газом относится к термическим способам обработки металла. Ее преимущества в том, что можно работать с материалом любой толщины, причем с высокой производительностью. Объемы ежедневной выработки сварщика может измеряться тоннами. Специалисты отмечают достоинства данной технологии в том, что полностью автономна и не зависит от наличия/отсутствия источников питания. Поскольку сварщик нередко должен вести работы в полевых условиях или у него нет возможности подключиться к источнику питания на конкретном объекте.
Ожоги, вызванные контактом с горячими материалами, также могут сохраняться, как правило, из-за отсутствия ухода или неспособности носить надлежащую защитную одежду, без масла и жира. Рабочее место должно быть аккуратным и необремененным с легковоспламеняющимися материалами. Руки и предплечья должны быть защищены подходящими перчатками или рукавами. При накладной сварке необходимы защитный плащ и колпачок.
Существует два типа излучений: ионизирующий и неионизирующий. Неионизирующие излучения связаны со сварочными работами. При сварке и резке интенсивные излучения испускаются нагретыми твердыми частицами или газами. Сильные ультрафиолетовые лучи способны вызывать сильные воспаления, похожие на солнечный ожог в глазах и на обнаженной коже. Чрезвычайно интенсивные видимые лучи могут вызывать напряжение глаз или даже временную слепоту. Инфракрасные лучи не поглощаются, а проникают в глаз. Предполагается, что они являются причиной катаракты, травм сетчатки и непрозрачности роговицы.
Ручная газокислородная резка металла доступна для работы с широким спектром материалов, за исключением латуни, нержавеющей стали, меди и алюминия.
Виды резки металла газом
Газорезка различных металлов классифицируется на несколько методов, в зависимости от используемых газов и некоторых других особенностей. Каждый из способов оптимален для выполнения тех или иных задач. Например, если есть возможность подключения к сети, то можно воспользоваться кислородно электрической дуговой резкой, или при работе с низкоуглеродистыми сталями лучше использовать газовоздушную смесь с пропаном. Наиболее востребованы на практике следующие методы:
Поскольку интенсивность этих излучений зависит от температуры источника сварки. Опасность от дуговой сварки больше, чем от газовой сварки или резки.
Свет, излучаемый электродной дугой, содержит высокую долю ультрафиолетового излучения. Некоторые процессы, такие как сварка при сварке и сварке под давлением, обычно приводят к незначительным количествам лучистой энергии.
При поглощении этих лучей линза может флуоресцировать, то есть сиять в темноте, что может нарушить зрение. Ультрафиолетовое излучение может воздействовать на глаз аналогично солнечному ожогу. Общим явлением «дугового глаза» можно объяснить эти лучи. Воздействие лучей на несколько секунд может вызвать ощущение песка в глазах с болью, полив глаз и, возможно, головную боль, и эти симптомы могут развиться через четыре-восемь часов. Восстановление завершено через 24-48 часов, и никаких постоянных эффектов не нужно опасаться.
- Резка пропаном. Резка металла пропаном и кислородом один из наиболее популярных способов работы, но она имеет некоторые ограничения. Операция выполнима для титановых сплавов, низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Если содержание углерода или легирующего компонента в материале превышает 1%, необходимо искать другие способы кислородной эффективной резки металла. Этот метод предусматривает использование и других газов: метан, ацетилен, пропан и некоторые другие.
- Воздушно-дуговая резка. Кислородно электрическая дуговая резка является весьма эффективным методом. Металл расплавляется с помощью электрической дуги, а удаление остатков выполняет воздушная струя. Кислородно электрическая дуговая резка предполагает подачу газа непосредственно вдоль электрода. Недостатком данного способа являются неглубокие резы. Зато их ширина при выполнении работы кислородно электрической дуговой сварки может быть любая.
- Кислородно-флюсовая резка. Особенностью кислородно флюсовой металлической резки является подача в рабочую зону дополнительного компонента. Это флюс, имеющий порошкообразную форму. Этот компонент обеспечивает большую податливость материала во время проведения кислородно флюсовой металлической резки. Метод используется для разрезания материалов, образующих твердоплавкие окислы. Использование метода кислородно флюсовой металлической резки позволяет создать дополнительный тепловой эффект. Так режущая струя выполняет операцию эффективно. Кислородно флюсовая металлическая резка применима для чугуна, легированных сталей, алюминия, меди и медных сплавов, зашлакованных металлов и железобетона.
- Копьевая резка. Кислородно копьевая металлическая резка используется для разделки габаритных массивов стали, технологических производственных отходов и аварийных скрапов. Ее особенность в том, что скорость выполнения операции значительно увеличивается. в этом случае заключается в использовании высокоэнергетичной струи, что снижает расход стальных копьев. Высокая скорость обеспечивается за счет полного и более быстрого сгорания металла.
Расход газа при резке металла
Расход газа к объемам резки зависит в первую очередь от выбранного метода проведения операции. Например, воздушно дуговая эффективная резка металла предполагает большее использование газа, нежели кислородно флюсовая металлическая резка. Также расход зависит от таких параметров:
Все сварщики должны быть защищены от лучей, создаваемых сварочной дугой, с помощью надлежащего защитного экрана или защитных очков, оснащенных подходящими цветными фильтрующими стеклами. Инфракрасные лучи обычно называют тепловыми лучами, потому что, когда они сталкиваются с любым материалом, который они не могут проникнуть, они поглощаются и превращаются в тепловые волны. Эти лучи создают ощущение тепла, когда они падают на кожу. Длительное воздействие на кожу приведет к состоянию солнечного ожога.
Медицинские авторитеты считают, что более 90% этих излучений попадают в сетчатку. Ирис может поглощать от 75% до 80% этих излучений. Следовательно, воздействие этих лучей на незащищенный глаз может быть серьезным — подобно солнечному ожогу в глазах. Поэтому очень важно защищать глаза от этого излучения.
- опытность сварщика, новичок затратит больший объем на метр, нежели мастер;
- целостность и технологические параметры используемого оборудования;
- марка металла, с которым предстоит работа, и его толщина;
- ширина и глубина выполняемого реза.
Ниже представлена таблица, если для резки металла используется пропан:
Все операции сварки и резки приводят к образованию определенного количества дыма и загрязнения атмосферы. Были случаи, когда сварщики, работающие внутри резервуаров, труб, туннелей или других закрытых и плохо вентилируемых мест, упали в обморок. В некоторых из этих случаев пары считались ответственными, тогда как истинной причиной было простое лишение воздуха. По этой причине желательно обеспечить средства для извлечения этих паров и улучшения вентиляции, особенно при сварке в таких замкнутых пространствах.
Пары могут вызывать такие симптомы, как тошнота, головные боли, головокружение и лихорадка металла. Возможность более серьезных последствий для здоровья существует, когда речь идет о высокотоксичных материалах, таких как марганец, кадмий и т.д. Количество и состав паров и газов, выделяемых при сварке, резке и смежных процессах, зависят от состава наполнителя и основного материала, процесса сварки, уровня тока, длины дуги и других факторов. Когда свариваются некоторые покрытые или обработанные металлы, могут возникать опасные пары, поэтому требуется хорошая вентиляция или защита органов дыхания.
Преимущества и недостатки технологии
Резка металла кислородом характеризуется следующими преимуществами:
- возможность разрезания листов и изделий значительной толщины;
- рез можно выполнять любой степени сложности;
- возможность поверхностной обработки материала;
- оптимальное соотношение стоимость работы и ее качества;
- достаточно быстрый способ и универсальный.
Среди недостатков следует отметить:
Особое внимание также должно уделяться вентиляции при сварке цветных металлов и содержанию легированных сталей, а также защите от опасностей озона, окиси углерода и фосгена, которые могут быть образованы. Сварочные пары Все сварочные процессы вызывают пары, но состав и концентрация паров могут широко варьироваться. Почти весь дым возникает из наполнителя и покрытий, содержащихся в расходуемых электродах. Самый большой компонент всех сварочных газов — оксид железа. В зависимости от процесса сварки и сварочного материала пары могут также содержать различные комбинации металлов, таких как алюминий; кадмий; хром; меди; фториды; вести; марганец; молибден; никель; банка; титан; ванадий; И цинк и другие химические соединения.
если у специалиста небольшой опыт работы, ему не следует браться за точные операции, поскольку для выполнения необходимы навыки и знания;
- метод не безопасен, поскольку возможен взрыв газовоздушной смеси;
- термическому воздействию подвергается значительный участок;
- низкая точность резания.
Деформация материала при резке газом
Поскольку резка металла газом предполагает термическое воздействие на материал, деформация является естественным последствием операции. Неравномерный нагрев и охлаждение могут измерить форму заготовки. Но существуют несколько способов устранения этого дефекта:
Медь, алюминий и другие металлы иногда легируются бериллием, который является очень токсичным металлом. Когда металл, подобный этому, сваривается или режется, высокая концентрация токсичного бериллия может привести к одышке, хроническому кашлю, потере веса, усталости и общей слабости. Если свариваемый металл окрашен или покрыт коррозией или ингибиторами коррозии, эти покрытия могут разлагаться. Например, сварочная оцинкованная сталь генерирует большое количество цинка или кадмия в дыме. Сварка окрашенными металлами может привести к высоким уровням свинцового дыма, если краска содержит свинец.
- использование отпуска или обжига;
- правка листовой стали на вальцах, после этого материал становится более стабильным;
- чтобы избежать коробления, можно закрепить изделие перед операцией;
- выполнять операцию на максимально допустимой скорости и другие.
Обратный удар при резке газом
При работе с газовым резаком существует возможность обратного удара. В этом случае газовый поток начинает гореть в обратном направлении, причем скорость процесса выше, нежели скорость истечения газа. Это эффект способен вывести из строя оборудование, взрыв баллонов или редуктора. Также существуют риски нанесения значительного ущерба здоровью сварщика и других людей, находящихся поблизости. Эффективным решением данных опасностей будет установка клапана.
Воздействие паров оксида цинка может привести к болезни, названной «лихорадка металла», а некоторые случаи могут быть фатальными. Наибольшую озабоченность вызывает потенциальное воздействие на здоровье от сварки, в центре на кадмий, хром, оксид железа, никель и цинк.
Большинство сварочных газов очень малы, поэтому их можно легко вдыхать. При воздействии этих паров некоторые частицы дыма могут растворяться в легких и транспортироваться кровью или лимфатической системой в другие части тела, где они могут оказывать токсическое действие. Потенциал воздействия на здоровье от сварочных газов зависит от общего количества дыма, который вдыхается, и от конкретных токсичных металлов или соединений, присутствующих в дыме. Дыхательная система человека имеет несколько способов удаления большей части осажденных частиц в течение периода от нескольких дней до многих месяцев.
Еще некоторые особенности вы можете посмотреть на видео:
Данный вид резки металлов относится к термическим способам и широко используется при различных видах монтажных и ремонтных операций. Особенностью газовой резки (так как есть и другие) является то, что с ее помощью можно работать с заготовками значительной толщины, при этом производительность остается на довольно высоком уровне.
Исследователи обнаружили, что даже после продолжительной сварки необычно обнаруживать более нескольких граммов сварочных дымовых частиц в легких сварщиков. Сварочные газы Газы, образующиеся при сварке неперфорированных металлов, включают озон, оксиды азота, окись углерода и диоксид углерода. Озон и оксиды азота образуются под действием ультрафиолетового излучения сварочной дуги. Трудно контролировать воздействие этих газов, поскольку они образуются на расстоянии до нескольких метров от сварочной дуги.
Сварка металлическим инертным газом создает более высокие уровни ультрафиолетового излучения, чем экранированная дуговая сварка металлов, что приводит к образованию большего количества озона и оксидов азота. Углекислый газ и монооксид углерода, образующийся при плавлении покрытий расходуемых электродов при высоких температурах сварочной дуги, могут представлять опасность для здоровья, только если сварка проводится в закрытых или замкнутых помещениях с недостаточной вентиляцией. Аналогичным образом, если газонепроницаемая дуговая сварка осуществляется в закрытых помещениях с недостаточной вентиляцией, тогда защитные газы, такие как диоксид углерода или аргон, могут вытеснять кислород в окружающем воздухе.
Специалисты отмечают и удобство использования этого вида резки, так как технология обеспечивает полную автономность, независимость от источников эл/питания. Нередко мастер оказывается в ситуации, когда на объекте «питание» есть, а подключиться к нему в месте производства работ не получается (не говоря уже о полевых условиях).
Прежде чем рассматривать технологию процесса, стоит дать общее понятие о газовой резке. С ее помощью можно разрезать заготовки такой толщины, для которых другой способ не подходит (но все-таки с увеличением этого параметра образцов скорость реза значительно падает). Еще один «плюс» – необходимый комплект оборудования является самым дешевым. Но стоит отметить и недостатки.
При обработке металлов вручную довольно сложно добиться высокой точности разреза, его качества. Это под силу только профессионалам высокой квалификации, имеющим большой практический опыт. Если мастер его не «наработал», то в подавляющем большинстве случаев кромки приходится обрабатывать дополнительно.
Выполнение более «тонкой» работы, например, по криволинейному шаблону или разрезании листа больших габаритов с соблюдением прямолинейности, производится с помощью специальных переносных агрегатов (газорезательных машин). Однако управляются они все-таки вручную.
В стационарных условиях, на больших предприятиях, для этого служат целые станки с ЧПУ. С их помощью можно, кроме того, запаивать ампулы, сваривать термопары, производить местный отжиг и ряд других операций, выполняя поистине «ювелирную» работу.
Какие металлы (сплавы) можно резать ручным способом? Практически все, за исключением – латунь, алюминий, медь, «нержавейка».
Рассмотрим основные виды газовой резки металлов:
Кислородная
Повышение температуры металла обеспечивается газом-нагревателем, а рез и удаление образовавшихся частиц оксидов осуществляется кислородной струей.
Кислородно-флюсовая
Отличие в том, что к участку реза дополнительно подается флюс (). Его химический состав влияет на свойства металла, делает его более «податливым». Это в значительной мере облегчает работу по разрезанию. Используется несколько реже.
Почему используется 2 вида газов? Подогрев материала (металла, сплава) производится ацетиленом или пропаном, а вот разрушение структуры (непосредственно разрез) обеспечивает чистый кислород.
После того, как «нагреватель» доводит температуру обрабатываемого участка до значения примерно в 1 000 – 1 100 ºС, на него подается кислородная струя, которая тут же воспламеняется. Процесс резки материала обеспечивается ее непрерывностью и равномерным перемещением вдоль обозначенной линии (контура). Резаки бывают разных моделей.
К ним может подходить или 3 шланга (2 для газа-нагревателя и 1 – для кислорода), или 2 (один из которых – кислородный). Точно так же и регулировочных вентилей может быть 1 или 2. Но принцип работы остается неизменным, и его несложно понять по этому рисунку.
С тем, как «вести» горелку (поступательно, без отклонений), понятно. Но почему так важна именно стабильность пламени? Если оно погаснет, то металл начнет резко остывать (особенно при работе вне помещения). Следовательно, прежде чем повторно приступить к резке, его придется снова разогревать.
Кислородное «копье»
Более совершенная методика. Суть процесса в том, что повышение температуры в области обрабатываемого участка обеспечивается так называемой «газовой трубой» (копьем). Одновременно через нее, под давлением, подается кислород. Что это дает? Резку металлов, имеющих температуру плавления ниже 600 0С, вышеуказанными способами производить не стоит. В этом случае весь процесс сведется к банальному удалению поверхностного слоя, и сквозного разреза не получится. А в некоторых случаях чрезмерный нагрев материала до высоких температур может привести к разрушению его структуры.
Поэтому сейчас нередко и используется данная усовершенствованная технология, при которой и разогрев, и резка осуществляются параллельно. Это обеспечивается применением резака со специфическим наконечником. В отличие от более «старых» аналогов, на нем расположены 3 сопла. Принцип его функционирования ясен из рисунка.
Какое оборудование необходимо
- Резак газовый со смесителем. Как правило, для «кислородной» методики используются модели Р1-01П («старая», для сварных работ не применяется!), РП2 (или 3) -01 (более новые).
- Редуктор. Служит для снижения давления поступающего газа до требуемого значения. На нем крепятся 2 манометра (измерение на входе и выходе приспособления).
- Устройство регулировки давления.
- Баллоны с вентилями. В одном – кислород, в другом ацетилен или пропан. Иногда в качестве «нагревателя» используется и смесь этих двух газов, если необходимо резать материал повышенной прочности. Но такое оборудование стоит довольно дорого.
- Шланги соединительные (высокого давления).
Как повысить качество разреза? Есть довольно простой и незатратный способ. Для этого опытные сварщики пользуются «трафаретками» (это слэнговое выражение, обозначающее специальные накладки). Они обеспечивают получение шва, близкого к идеальному.
В статье даны лишь общие понятия по газовой резке. Прежде чем приступать к работе, нужно и еще кое-что знать. Например, как правильно регулировать давление, на каком расстоянии держать резак, особенности работы с различными видами металлов и много других нюансов. Но это уже – тема для отдельного разговора.