Урок №9-10
Тема програми: Виконання кисневого та плазмового прямолінійного та криволінійного різання вуглецевих та легованих сталей у всіх просторових положеннях, крім потолкового, ручне кисневе різання .
Тема уроку : Технологія кисневого різання простих деталей з вуглецевих металів у різних просторових положеннях .
Мета уроку:
Ø навчальна: вивчити технологію кисневого різання простих деталей з вуглецевих металів у різних просторових положеннях ;
Ø виховна: формувати творчу працелюбну особистість, поважне ставлення до своєї професії;
Ø розвиваюча: сприяти розвитку пам'яті, технічного мислення, творчого мислення до підходу проблемних питань.
Вид уроку: комбінування.
Тип уроку: урок засвоєння нових знань.
Дидактичне забезпечення: опорний конспект, роздатковий матеріал, стенди.
Методи навчання: словесні (пояснення з елементами бесіди), наочні (демонстрації).
Матеріально-технічне забезпечення: дошка, опорний конспект учня, підручник, ноутбук.
Орієнтовний план проведення уроку:
І. Організаційна частина (3 хв)
ІІ. Актуалізація опорних знань (5 хв)
ІІІ. Повідомлення теми, мети завдань уроку (2 хв)
IV. Вивчення нового матеріалу (30 хв)
V. Підсумок уроку (5 хв)
Хід уроку
І. Організаційна частина.
1. Перевірка присутніх учнів
2. Назначення чергових
ІІ. Актуалізація опорних знань (методом бесіди з'ясову питання):
1. Що таке різання?
2. Які види різання ви знаєте?
ІІІ. Мотивація навчально-трудової діяльності.
Сьогодні ми ознайомимося з технологією кисневого різання простих деталей із вуглецевих металів у різних просторових положеннях . Отримані знання та вміння ви зможете застосовувати на практиці.
IV. Повідомлення теми, мети, завдань уроку.
Тема уроку « Технологія кисневого різання простих деталей із вуглецевих металів у різних просторових положеннях» . На цьому уроці ми ознайомимося з технологією кисневого різання простих деталей з вуглецевих металів у різних просторових положеннях .
V. Вивчення нового матеріалу.
План вивчення:
1 ) Технологія кисневого різання
2) Технологія кисневого різання деталей простих з вуглецевих сталей
3) Розрізуваність металів
4) Показники режиму різання
VI. Підсумок уроку.
6.1 Рефлексія
1. Чи всі ви зрозуміли?
2. Продовжити речення:
1. Розрізуваністю називають …
2. Після різання киснем застосовують …
3. Потужність полум'я залежить від …
4. Тиск ріжучого кисню залежить від …
5. Швидкість різання повинна відповідати …
6. При роботі на газах-замінниках ацетилену вказані відстані збільшують на …
7. При машинному різанні одержують …
Оцінювання активності учнів на уроці
Отже, сьогодні на уроці ви ознайомилися з технологією
кисневого різання простих деталей з вуглецевих металів у різних просторових положеннях .
Домашнє завдання
Конспект, Гуменюк І.В. та ін. Технологія електродугового зварювання. – К., 2006.
Опорний конспект
1. Технологія кисневого різання
Кисневе р i зання - процес, що застосовують для зм i нi форми i
розм i р i у деталей шляхом спалювання металу в струмен i кисню. Окиси, що утворюються при цьому, разом з частинами розплавленого металу видаляються із зони рiзання за допомогою кисню. Щоб процес різання відбувався, необхідно, щоб температура горіння металу Тгор була нижчою за температуру його плавлення Тпл і утворювались легкоплавкі рідкотекучі шлаки. Цим умовам відповідають вуглецеві та низьколеговані сталі, у яких Тгор = 1250-1300°С. Для початку горіння сталей вони повинні бути підігріті до 1300-1350°С. Для цього можна використовувати джоулеве тепло, енергію дуги чи газів. У подальшому процес продовжується за рахунок тепла, що виділяється при згорянні металу. Найбільш поширеним є газокисневий спосіб різання, в процесі якого для нагрівання металу використовують газове полум'я. Цей спосіб ще називають "газовим" або просто "кисневим" способом рiзання.
Робочi гази для кисневого рiзання
Основними робочими газами є кисень та ацетилен. Гази замінники ацетилену потребують більшої години на попередній підігрів до початку різання, але на швидкість і якість різання не впливає.
Вплив типу сопел для подачі робочих газ на процес р i зання
При газовому р i занн i п i д i гр i в металу здійснюється з використанням щ i левидних i
багатосоплових мундштук i ст.
Щiлевиднi - пiдплавляють кромку, але стiйкi до зворотних ударiв. Багатосоплові - більш схильні до зворотних ударів, але є більш економічні і не підплавляють кромкурізу. Для подачі ріжучого кисню використовують мундштуки з каналами циліндричної, ступінчастої форми або у вигляді сопла Лаваля. Струмінь кисню, що виходить з циліндричних каналів має конічну форму та невелику швидкість, що дозволяє використовувати такі сопла для різання металів завтовшки не більше 300 мм. Сопла зі ступінчастими каналами застосовують для різання до 450 мм. Сопла Лаваля, якщо тиск газу на вході дорівнює критичному, забезпечують на виході надзвукову швидкість потоку, що зберігає циліндричну форму на значній відстані. Такими соплами можна рiзати метал товщиною до 2000 мм.
Діаметри каналів сопел впливають на ширину різу. Чим більша товщина металу, тим більша повинна бути ширина різу для забезпечення можливості швидкого видалення великої маси шлаку. На інтенсивність процесу кисневого різання впливає також чистота різального кисню, яка має бути не менше 98,5 %. Зниження чистоти кисню на 1 % зменшує швидкість різання на 20 - 30 % та збільшує витрату газів на 25-35 %.
Вплив домішок у сталі на процес різання і якість різу
Наявність у сталі вуглецю до 0,4 % майже не впливає на процес різання. Більше вміст углецю погіршує процес різання, а при його вмісті більше 1,2 % різання стає неможливим. Це пояснюється з одного боку тим, що при збільшенні вмісту вуглецю в сталі збільшується кількість СО і СО2 у зоні різання, що знижує чистоту кисню. З іншого боку, з підвищенням вмісту вуглецю збільшується температура горіння. Коли температура Тгор ≥ Тпл, то процес різання стає неможливим. Крім цього вуглець сприяє утворенню структур гартування, що збільшує можливість утворення тріщин. Марганець – до 4 % не впливає, більше 4 % – погіршує, при 14 % Мn – різання неможливе. Сприяє утворенню структур гартування. Кремній – до 1 % не впливає, більше – погіршує, понад 3 % – процес різання припиняється. Хром - погіршує процес різання і при вмісті 5 % різання неможливе. Нікель - до 7 % не впливає, при вмісті 7-34 % - погіршує і коли Ni >34%, процес кисневого різання неможливий. Решта елементів мало впливає на процес різання в кількостях, у яких зустрічаються у сталях.
В залежності від їх складу та здатності піддаватися процесу кисневого різання всі сталі можна поділити на 4 групи:
1. Низьковуглецевий i став i з С ≤ 0,3 %, Се ≤ 0,6 % р i жуться добре i
як i сть р i за хороша.
2. Середньовуглець i став i з С = 0,31-0,5 % i
Се = 0,61-0,8 % р i жутися задовільно i для забезпечення
хорошої якості i р i зу необх i дний п i д i гр i деталь
до t = 150-200 °С.
3. Високовуглецевi сталi (С = 0,51-0,8; Се = 0,81-1,1 %) - рiжуться погано i вимагають загального пiдiгрiву до t = 300-350 °С.
4. Інструментальні сталі (С > 0,8 %; Се > 1,1 %) - рідітися погано з підігрівом до 450-600° С. При різанні змінюється не тільки структура, а й вміст елементів біля поверхні різу. Міст елементів, які більш активні по відношенню до кисню, біля поверхні знижується, а менш активних (Ni, Су, С) – збільшується. Зміни досягають глибини до 0,2-0,3 мм. Міст вуглецю в нижній частині різу зменшується, а біля верхньої кромки - підвищується за рахунок навуглецьовування продуктами згоряння вуглеводів підігріваючого полум'я. Це може призвести до утворення структур гартування на поверхнi рiзу навiть у маловуглецевих сталей.
Технологія кисневого різання
Основними параметрами режиму роздiльного рiзання є:
Потужність пламени вибирається в залежності від товщини деталі.
При різанні нахиленим мундштуком потужність полум'я збільшується. Швидкість різання повинна відповідати швидкості окислення металу за товщиною. Мала Wр - оплавлення кромок, велика Wр - вiдставання i непрорізi. Фактична швидкість порівняно з Wрмаx зменшується на 10-20 % при заготівельному різанні, та на 35-40 % при чистовому різанні.
Перед різанням листки очищують і рихтують. Починати різання слід із краю листа. Із середини листа – відвір пробивають нахиленим або рухомим різаком. Тонкі листки в індивідуальному виробництві ріжуть нахиленим різаком, у серійному - пакетним різанням У процесі різання можливі значні деформації заготовок. Для їх зменшення величина обрізу повинна бути мінімальна, різати деталі слід симетрично з обох кінців листа, проводити різання з непрорізами, закріплювати деталі при різанні, охлажувати водою. Найкращий метод боротьби з деформаціями - їх прогнозування та урахування при виготовленні копірів.
2. Технологія кисневого різання деталей простих з вуглецевих сталей
При різанні змінюється не тільки структура, а й вміст елементів біля поверхні різу. Міст елементів, які більш активні по відношенню до кисню, біля поверхні знижується, а менш активних (Ni, Су, С) – збільшується. Зміни досягають глибини до 0,2-0,3 мм. Міст вуглецю в нижній частині різу зменшується, а біля верхньої кромки - підвищується за рахунок навуглецьовування продуктами згоряння вуглеводів підігріваючого полум'я. Це може призвести до утворення структур гартування на поверхнi рiзу навiть у маловуглецевих сталей.
Технологія кисневого різання
Основними параметрами режиму роздiльного рiзання є:
Потужність полум'я вибирається в залежності від товщини деталі.
При різанні нахиленим мундштуком потужність полум'я збільшується. Швидкість різання повинна відповідати швидкості окислення металу по толщині. Мала Wр - оплавлення кромок, велика Wр - вiдставання i непрорізi. Фактична швидкість у порівнянні з Wрмаx зменшується на 10-20 % при заготівельному різанні, та на 35-40 % при чистовому різанні.
Перед рiзанням листки очищують i рихтують. Починати різання слід з краю листа. З середини листа - отвор пробивають нахиленим або рухомим різаком. Тонкі листки в індивідуальному виробництві ріжуть нахиленим різаком, у серійному - пакетним різанням У процесі різання можливі значні деформації заготовок. Для їх зменшення величина обрізу повинна бути мінімальна, різати деталі слід симетрично з обох кінців листа, проводити різання з непрорізами, закріплювати деталі при різанні, охлажувати водою. Найкращий метод боротьби з деформаціями - їх прогнозування та урахування при виготовленні копірів.
Основні умови розрізання металів
1.Температура спалаху (початку горіння) металу повинна бути нижчою за температуру його плавлення. У цьому випадку метал горить у твердому стані; поверхня гладенька; краї кромок не підплавлюються; шлак легко видаляється з порожнини різу; форма різу залишається постійною. Технічне залізо горить у кисні при температурі 1050-1360°С залежно від його стану (прокат, порошок та ін.), в той час, як температура плавлення його дорівнює 1539°С.
Не ріжеться алюміній, бо температура його спалаху становить 900°С, а плавлення — 660°С.
2. Температура плавлення оксидів і шлаків повинна бути нижчою за температуру плавлення металу. У цьому випадку вони стають рідкоплинними і безперешкодно видаляються з різу кисневою струйкою. Температура оксидів РеО і Ре304 відповідно дорівнює і350°С і 1400°С, тобто нижча за температуру плавлення заліза. Сталі з вмістом вуглецю більше 0,65% мають температуру плавлення нижчу за температуру плавлення оксидів заліза і різання їх утруднюється. Деякі метали утворюють оксиди з високими температурами плавлення, наприклад, оксиди алюмінію — 2050°С, хрому — 2270°С, нікелю — 1985°С, міді — 1230°С. При звичайному окислювальному різанні вони не можуть бути видалені з різу, тому що закривають місце окислення від струменя кислорода, і різання стає неможливим.
3. Метали повинні мати низьку теплопровідність, щоб не було сильного тепловідведення від місця різання. При різанні міді, алюмінію та їх сплавів практично не вдається зосередити нагрівання їх до температури спалаху по всій товщині листа.
4. Кількість тепла повинна бути достатньою для підтримання неперервного процесу різання.
5. Утворені оксиди повинні бути рідкоплинними.
6. У металі повинна бути обмежена кількість домішок, які перешкоджають різанню.
Розрізуваність металів.
Властивість металів розрізатися кислородом без утворення загартованої ділянки поблизу місця різання називають розрізуваністю. Шорсткість поверхні сталі полегшує її загоряння. Пухкість матеріалів знижує температуру спалаху. Наприклад, сталевий прокат інтенсивно окислюється за температури 1050°С, а залізний порошок починає горіти в кисні при температурі 315°С. При тиску кислорода 25 кгс/см2 та швидкості потоку 180 м/сек температура спалаху низьковуглецевої сталі в кисні знижується до 700-750Х. Чисте залізо горить у кисні при температурі 1050°С; при вмісті вуглецю 0,7% температура горіння підвищується до 1300°С. При кисневому різанні поблизу різу утворюється зона термічного впливу, що сприяє утворенню тріщин при охолодженні кромок. При різанні нержавіючих сталей можлива міжкристалічна корозія, тому кромки цих сталей після різання кислородом часто фрезерують на глибину 0,5-3 мм при товщині до 100 мм. Для деяких високолегованих сталей після різання кислородом застосовують термічну обробку для відновлення структури металу на кромках. Розрізуваність сталей наведена у табл. 1 та 2.
Вплив легуючих елементів на розрізуваність металів
Марганець — при його вмісті до 0,6% сталі ріжуться без ускладнень, але твердість поверхні різу значно підвищується порівняно з твердістю основного металу.
Кремній — коли вміст вуглецю малий, то сталь із наявністю кремнію до 4% добре ріжеться. Коли вміст вуглецю більше 0,2% задовільно ріжуться сталі з вмістом кремнію до 2,5%.
Хром - добре ріжуться сталі з вмістом вуглецю до 0,7% і до 1,5% хрому; якщо вміст вуглецю у сталі до 0,4% і хрому до 5% необхідний попередній підігрів. Коли вміст хрому більше 6% сталь не ріжеться.
Нікель — при вмісті вуглецю до 0,5%, задовільно ріжуться сталі, до складу яких входитиме до 35% нікелю без значних добавок інших елементів.
Вольфрам - якщо вміст вуглецю до 0,7% і вольфраму до 10%, сталь ріжеться без труднощів. Якщо вміст вольфраму - 10-15%, різати можна тільки з попереднім підігрівом.
Молібден — вміст молібдену до 2% не впливає на процес різання. Якщо вміст молібдену більше 3,5%, ріжуться тільки сталі з вмістом вуглецю не більше 0,3%. Мідь — вміст міді до 0,7% на процес різання не впливає.
Алюміній — вміст алюмінію до 0,5% на процес різання не впливає. Коли вміст більший, то погіршується різання. Якщо вміст алюмінію більше 10%, сталь не ріжеться.
Сірка і фосфор— якщо загальний вміст цих елементів досягатиме 0,1%, то вони на процес різання не впливають.
3. Розрізуваність металів.
Властивість металів розрізатися кислородом без утворення загартованої ділянки поблизу місця різання називають розрізуваністю. Шорсткість поверхні сталі полегшує її загоряння. Пухкість матеріалів знижує температуру спалаху. Наприклад, сталевий прокат інтенсивно окислюється за температури 1050°С, а залізний порошок починає горіти в кисні при температурі 315°С. При тиску кислорода 25 кгс/см2 та швидкості потоку 180 м/сек температура спалаху низьковуглецевої сталі в кисні знижується до 700-750Х. Чисте залізо горить у кисні при температурі 1050°С; при вмісті вуглецю 0,7% температура горіння підвищується до 1300°С. При кисневому різанні поблизу різу утворюється зона термічного впливу, що сприяє утворенню тріщин при охолодженні кромок. При різанні нержавіючих сталей можлива міжкристалічна корозія, тому кромки цих сталей після різання кислородом часто фрезерують на глибину 0,5-3 мм при товщині до 100 мм. Для деяких високолегованих сталей після різання кислородом застосовують термічну обробку для відновлення структури металу на кромках. Розрізуваність сталей наведена у табл. 1
4. Показники режиму різання
1. Потужність полум'я залежить від товщини металу, складу та стану сталі (прокат або поковка). При ручному різанні, через нерівномірність переміщення різака, потужність полум'я слід збільшувати в 1,2—2 рази порівняно з машинним різанням. При різанні литих заготовок треба підвищувати потужність полум'я в 3-4 рази, тому що поверхня виливків покрита піском та пригаром. Для різання сталі товщиною до 300 мм застосовують нормальне полум'я, а при різанні металу товщиною більше 400 мм доцільно використовувати підігрівне полум'я з надлишком ацетилену для збільшення довжини факела та підігрівання нижньої частини розрізу.
2. Давление ріжучого кислорода залежить від товщини металу (табл.3), форми сопла та чистоти кислорода. При недостатньому тиску струмінь кислорода не зможе видути шлаки з місця різу і метал не прорізається на всю товщину. Коли дуже великий тиск кислорода, витрати його збільшуються, а розріз буде недостатньо чистим. 
3. Швидкість різання повинна відповідати швидкості окислення металу за товщиною листа. Правильність вибору швидкості різання можна виявити за такими ознаками: — при малій швидкості верхні кромки металу оплавлюються і розплавлені шлаки (оксиди) витікають з розрізу у вигляді іскор у напрямку різання (рис.1,а); — при великій швидкості іскри вилітають у бік, протилежний до напрямку різання. Можливе непрорізання металу (рис.1, в); — при оптимальній швидкості різання потік іскр і шлаку із зворотної сторони листа відносно спокійний і напрямок майже паралельно до кисневої струмені (рис. 1, б). Встановлено, що зменшення чистоти кислорода на 1% знижує швидкість різання в середньому на 20%. На швидкість різання також впливає ступінь механізації процесу, форма лінії різу, якість поверхні (чистова, чорнова). Техніка кисневого різання. Перед різанням поверхню металу зачищають від окалини, іржі, фарби та бруду пламенем різака та металевою щіткою. Розмічання виконують металевою лінійкою, рисувалкою та мелом. Листя вкладають горизонтально на опори. Величина вільного простору під листом повинна бути рівною половині товщини металу плюс 100 мм. Перед різанням необхідно встановити тиск газів на редукторах, підібрати номери зовнішнього та внутрішнього мундштуків. Перед початком різання підігрівне полум'я встановлюється на край металу для нагрівання кромки до температури оплавлення, після чого пускають ріжучий кисень. Розташування різака залежить від товщини металу. При товщині металу до 50 мм різак спочатку встановлюють вертикально, а при більшій товщині металу — під кутом 5° до поверхні торця листа (рис, 2, а), а потім нахиляють на 20-30° убік, протилежний рухові різака (мал. 2, б). Таке розташування сприяє кращому підігріву металу по товщині та підвищенню продуктивності різання. Однак його використовують тільки для прямолінійного різання, тому що при фігурному різанні різак повинен бути розміщений строго вертикально. Початок різання проходить при збільшеному кутові і з поступовим зменшенням кута до перпендикулярного розташування різака всередині різа.
Для полегшення початку різання та прискорення нагрівання металу доцільно зробити зарубку зубилом у початковій точці різу. Для забезпечення високої якості різа відстань між мундштуком та поверхнею металу слід тримати постійним (табл.5). Для цього різаки комплектуються візками, циркулями, направляючими лінійками тощо.
Примітка.
При роботі на газах-замінниках ацетилену вказані відстані збільшують на 30-40%. Ширина і чистота різу залежать від способу різання та товщини металу (табл. 15.6). При машинному різанні одержують більш чисті кромки та меншу ширину різу, ніж при ручному.
При вирізанні деталей з листового металу всередині листа пробивають отвір. При невеликій товщині металу (до 20 мм) отвір пробивають різаком. Після закінчення попереднього нагрівання металу до температури оплавлення, підігрівне полум'я виключається і на годину пробивання отвору вмикається ріжучий кисень плавним відкриттям вентиля на різаку, після чого полум'я знову запалюється в розжареному металі. Така техніка пробивання отворів виключає можливість виникнення хлопків та зворотних ударів. При пробиванні отворів глибиною від 20 до 50 мм листок треба встановлювати нахило або вертикально, щоб полегшити скапування рідкого шлаку. При товщині металу більше 50 мм початкове отвір свердлювати. Розташування різака при різанні заготовок круглого перерізу показано на рис.3. Початок різання по контуру повинен завжди знаходитися на прямій, що забезпечує отримання чистого різу на заокругленнях. У прямокутному внутрішньому контурі початок різання може бути вибраний у будь-якому місці, крім кутів. При вирізуванні фланців спочатку вирізують внутрішню частину, що йде у відхід, а потім вирізують контур. Місце початку різання зовнішнього контуру треба вибирати так, щоб проходило легке відокремлення металу, що йде у відхід. Зовнішній контур вирізають в останню чергу. Це забезпечить вирізання деталей з меншими відхиленнями від розмічених контурів. Внутрішні напруги спотворюють контури різу. їх усувають різанням за внутрішнім контуром. При різанні зі скосом кромки поверхні різу неоднакові за якістю — один кут оплавлюється сильніше, ніж інший (протилежний).
Використана література :
Немає коментарів:
Дописати коментар