Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Исследование величины отставания при кислородной резке стали.

Методические указания

по выполнению лабораторных работ

Рекомендовано советом института «СТМАиМ» ФГБОУ ВПО «ИжГТУимени М.Т. Калашникова» для использования в учебном процессе в качестве учебно-методических материалов (элемент УМКД) по дисциплине «Термическая резка металлов» для студентов, обучающихся по направлению 15.03.01 – «Машиностроение», профиль «Оборудование и технология сварочного производства»

Ижевск – 2016

УДК 621.74(07)

ГОС2/Ф01/120

Составитель: Салангин В.Г., к.т.н., доцент

кафедры «Машины и технология обработки

металлов давлением и сварочное производство»

ИжГТУ имени М.Т. Калашникова

Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Термическая резка металлов» для студентов, обучающихся по направлению 15.03.01 –«Машиностроение», профиль «Оборудование и технология сварочного производства»

Рекомендовано учебно-методическим советом ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» для использования в учебном процессе в качестве учебно-методических материалов (элемент УМКД) по дисциплине «Термическая резка металлов» для студентов, обучающихся по направлению 15.03.01 – «Машиностроение», профиль «Оборудование и технология сварочного производства»

Аннотация

В методических рекомендациях приводятся краткие сведения по теории процессов, протекающих при газовой резке и сварке, содержание задания на лабораторные работы по дисциплине «Термическая резка металлов».

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Изучение устройства и принципов действия газовых горелок, резаков и редукторов.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение устройства газовой арматуры газосварочного поста и правил их эксплуатации.

Содержание работы

Редукторы служат для и снижения давления газа, отбираемого из баллона (или газопровода), и поддержания этого давления постоянным, независимо от снижения давления газа в баллоне. ГОСТ 6268 «Редукторы для газопламенной обработки» предусматривает выпуск 18 типоразмеров редукторов на различные давления и производительность для газопламенной обработки металлов. По принципу действия различают редукторы прямого и обратного действия. Основные детали у всех редукторов примерно одинаковы (см. рис.1.1).

Рисунок1.12. Схема устройства и работы редуктора обратного действия. а) нерабочее, б) рабочее положения.

1 - входной штуцер; 2,3 – манометры высокого и низкого давлений; 4, 8 – пружины; 5 – предохранительный клапан; 6 - вентиль выходной; 7 – мембрана; 9 – регулирующий винт; 10 – камера; 11 – клапан.

Установленное рабочее давление в редукторе автоматически поддерживается постоянным [ ].

В сварочных горелках смешивают в нужных количествах кислород и ацетилен. Образующаяся горючая смесь вытекает из канала мундштука горелки с заданной скоростью н, сгорая, дает устойчивое сварочное пламя, которым расплавляют основной и присадочный металл в зоне сварки. Горелка служит также для регулирования тепловой мощности пламени путем изменения расхода горючего газа и кислорода.

По способу подачи горючего гада применяют два типа конструкций горелок: инжекторные и безинжекторные (см. рис. 1.2).

Рисунок 1.2. Схема работы инжекторной и безинжекторной горелок.

1 – поток кислорода; 2 – поток ацетилена; 3 – инжектор; 4 – смесительная камера; 5 – трубка.

Инжекторные горелки работают на ацетилене низкого и среднего давлений. При нагревании мундштука такой горелки количество поступающего в нее ацетилена уменьшается. Вследствие этого в составе горючей смеси появляется избыток кислорода, необходимость прерывать сварку и охлаждать мундштук. Безинжекторные горелки, в которых оба газа - O₂ и C₂Н₂ поступают под одинаковым давлением - 0,05 – 0,1МПа, обеспечивают постоянный состав горючей смеси даже при солидном нагревании наконечника.

В горелках для сварки газами-заменителями ацетилена диаметры каналов мундштука, инжектора и смесительной камеры подобраны из расчета, чтобы наконечник данного номера обеспечивал такую же тепловую мощность пламени, как и при работе на ацетилене. С целью повышения температуры пламени газа-заменителя в наконечниках таких горелок применяется предварительный подогрев горючей смеси (горелки ГЗУ-2-62 и ГЗМ-2-62 конструкции ВНИИАвтогенмаш).

Резаки для ручной резки классифицируются: 1) по виду резки (для разделительной, поверхностной и кислородно – флюсовой резки);

2) по назначению (для ручной, механизированной резки, специальные

3) по роду горючего (для ацетилена, гаэов-заменителей и жидких горючих); 4) по принципу действия (инжекторные, безинжекторные);

5) по давлению кислорода (высокого, низкого давления); 6) по конструкции мундштуков (щелевые, многосопловые).

Наибольшее применение имеют универсальные инжекторные ручные резани для разделительной резки со щелевыми мундштуками.

По кольцевому зазору между наружным и внутренним мундштуками поступает горючая смесь подогревательного пламени. По центральному каналу внутреннего мундштука подается струя кислорода, в которой сгорает разрезаемый металл.

Машинные резаки отличаются от ручных тем, что имеют прямолинейную форму, при которой ось корпуса совпадает с осью мундштука. Основное различие машинных резаков состоит в конструкции корпуса и в числе газовых вентилей.

Оборудование и материалы: учебные плакаты – «Горелки», «Резаки», «Газовые редукторы»; газовые горелки инжекторного и безинжекторного типа, универсальный газовый резак марки ___, редуктор кислородный; класс ПЭВМ.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Используя рекомендуемую техническую литературу [ ] и предлагаемые учебные плакаты, ИЗУЧИТЬ: а) классификацию и принципы действия горелок, резаков, редукторов, применяемых при газовой сварке и резке металлов; б) конструкцию ацетиленовых и пропан-бутановых горелок, ручного газового резака; в) правила подключения, включения-выключения и регулировки состава пламени в горелках, а также их безопасной эксплуатации; г) в сети Интернет произвести поиск сварочных горелок (газовых редукторов, резаков) по образу: «Газовая сварка газовые редукторы (горелки, резаки)», скачать в файл полученную информацию и распечатать на принтере характеристики одного из найденных типов объекта.

2. Выполнить имитацию включения-выключения газовых горелок, резаков на действующем образце.

При выполнении работы особое ВНИМАНИЕ следует уделить конструктивным характеристикам горелок и резаков, обеспечивающим их эффективную и безопасную работу.

Содержание отчета. Привести краткое описание принципа действия инжекторных горелок, конструкции ручных горелок и резаков и порядок работы с ними. Для одного из найденных в сети Интернет объекта - (горелка, резак или редуктор) описать технические характеристики.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается и когда применяется принцип инжекции газа в газовых горелках и резаках для сварки?

2. Каково назначение элементов сварочных горелок (резаков)?

3. Каково назначение сменных наконечников газовых горелок и сопел резаков?

4. От чего зависит расход горючих газов и кислорода при газовой сварке и резке, каким образом он контролируется?

5. Каким образом включаются и выключаются газовые горелки (резаки)?

6. Каким образом происходит редуцирование газа в газовых редукторах прямого и обратного принципа действия?

7. Каковы основные требования по безопасной эксплуатации горелок, резаков и газовых редукторов?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Исследование величины отставания при кислородной резке стали.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение причин, вызывающих отставание нижних слоев разрезаемого кислородной струей металла.

Содержание работы

В процессе разделительной резки металлов большой толщины происходит отставание окисления нижних слоев металла от верхних. Оно вызвано отклонением передней грани реза в сторону противоположную направлению реза из-за стадийного окисления железа по толщине реза. Величина отставания зависит от многих факторов:

- отсутствие непосредственного подогрева нижних слоев;

- загрязненность режущей струи по длине;

- падение кинетической энергии струи в резе, приводящее к расширению реза в нижней части и увеличению затрат времени и энергии на удаление продуктов резки;

Величина отставания Δ определяется по отклонению от вертикали бороздок (гребешков и впадин) на поверхности кромки реза (рис. 2.1).

Отставание в значительной степени зависит от скорости резки, увеличиваясь с ее возрастанием. При относительно малой толщине стали и заниженной скорости резки отставания не происходит, образующиеся на кромке реза бороздки имеют вертикальное направление, а поверхность разрезанной кромки получается гладкой. При большой же толщине

Рисунок 2.1. Отставание в процессе резки.

металла, даже при заниженных скоростях резки, отставание неизбежно и бороздки на кромке реза в большей или меньшей степени отклоняются от вертикали. Однако в производственных условиях технические скорости резки всегда выше тех заниженных скоростей, которые могут дать резку без отставания. Особенно больших значений (50 мм и более) отставание достигает при резке стали значительной толщины.

Во многих случаях разделительной резки стали (резка в лом, раскрой листов, вырезка деталей под последующую механическую обработку и т. д.) чистота разрезаемых кромок значения не имеет.

В этих случаях, пренебрегая большой величиной отставания достигающей иногда 10 - 12 мм (для стали толщиной до 30 мм), могут быть применены скорости резки, превышающие нормальную скорость на 30 - 40%. Отставание непреемлемо при вырезке фигур сложного криволинейного контура, т.к., может привести к несоответствию размеров вырезаемой детали у верхней и нижней поверхности листа и нарушению процесса резки.

Существенное влияние на величину отставания оказывают также чистота применяемого кислорода и форма режущего сопла. Чем чище применяемый при резке кислород, тем интенсивнее протекает процесс окисления (сгорании) металла по толщине и меньше отставание процесса резки в нижних слоях металла.

Не меньшее влияние на отставание процесса резки в нижних слоях металла оказывает и форма режущего сопла. Наиболее полное превращение потенциальной энергии газа в кинетическую происходит в применяемых при резке стали большой толщины расширяющихся соплах, в которых скорость истечения струи является сверхзвуковой. Благодаря этому окисление металла в верхних и нижних слоях разрезаемой стали происходит равномерно и ширина реза у верхней и нижней кромок заготовки получается примерно одинаковой, а отставание - минимальным.

Значительно худшие результаты дают ступенчато-цилиндрические сопла, в которых полного превращения потенциальной энергии газа в кинетическую не происходит, а скорость истечения газа меньше и струя несколько расширена книзу. Величина отставания в этом случае получается большей, чем при соплах расширяющейся формы.

Цилиндрические сопла дают еще меньшую скорость истечения струи и при обычных давлениях кислорода еще большее расширение струи книзу. В результате чего величина отставания составляет значительно большую величину, чем в предыдущих случаях.

Интенсивность процесса резки и отставание, определяемые скоростью окисления металла и удаления образующихся окислов, при заданной форме и размерах сопла зависят также от давления кислорода. Величина отставания является одним из показателей качества реза, определяемого в соответствии с ГОСТ 14792.

Оборудование и материалы: Универсальный газовый резак, самоходный сварочный стол с регулируемой скоростью перемещения в диапазоне от 100 до 1500 мм/мин, кислородный редуктор, металлическая линейка, набор пластин толщиной от 10 до 50 мм размерами 500х200 мм.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. На разрезаемых пластинах по длине мелом разметить три участка: первый и второй по 150 мм и третий – оставшийся на длине размер. В опытах использовать не менее 2-х толщин металла.

2. Закрепить резак неподвижно на основании подвижного стола. При выполнении резки металла заданной толщины установить разрезаемую пластину на столе, таким образом, чтобы начинать резку со стороны более короткого участка.

3. Зажечь резак и отрегулировать мощность подогревающего пламени. В каждом опыте от пластины отрезать полоску шириной около 30 мм, после чего пластину охлаждать в проточной воде. При выполнении текущего реза давление режущего кислорода (P_о2) должно оставаться постоянным и соответствовать одному из значений: 0,4; 0,5 и 0,6 МПа. В опыте на каждом участке пластины скорость резки металла (V_св) остается постоянной, изменяясь на границе соседних участков. При этом скорость резки на длине первого участка на 100…150 мм/мин меньше приведенной для разрезаемой толщины в табл. 1, на втором участке – с рекомендуемой скоростью и на третьем участке скорость резки плавно довести до максимального значения, обеспечивающего стабильное протекание процесса. Отрезаемые полоски маркировать (номер опытов и начало резки) для выполнения последующих замеров.

Таблица 2.1. Рекомендуемые режимы резки малоуглеродистой стали.

Толщина стали, мм	Номер наконечника резака	Давление кислорода по манометру редуктора при закрытых вентилях резака, МПа	Скорость резки, мм/мин
8 – 10 20 – 30 40 – 50		0,4 ± 0,001 0,5 ± 0,001 0,6 ± 0,001	400 – 420 320 – 340 240 – 270

4. Величину отставания Δ в каждом резе пластины (зависимость отставания от давления режущего кислорода) замерять линейкой в трех точках участков с заданной скоростью резки (зависимость отставания от скорости резки). По полученным усредненным данным построить графики: Δ = f(P_о2) и Δ = f(V_св).

Содержание отчета. Привести описание опытной установки, краткое описание опытов, результаты замеров отставания и их статистической обработки. Проанализировать влияние условий резки стали на величину отставания реза, сделать вывод о качестве реза в соответствии с ГОСТ.

Контрольные вопросы

1. Каковы четыре условия «хорошей» разрезаемости материалов?

2. Каковы причины отставания при газовой резке металлов?

3. От чего зависит величина отставания при кислородной резке стали?

4. Какие параметры реза определяют его качество?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

12 3 Следующая ⇒

Воспользуйтесь поиском по сайту: