Газовая резка

Газовая резка стали — разновидность термического раскроя металла на ручных или механизированных устройствах. В результате операции выделяется тепло и образуются соединения. Цель — раскрой металла на части или выполнение пазов внутри изделия.

Технологию используют для черных металлов с малым и средним содержанием углерода. Массовая доля химического элемента «C» в сплаве — 0,36-0,7%. Газопламенная резка не подходит материалам с высокой теплопроводностью и низкой температурой плавления: алюминию, меди, латуни. Термообработке подвергают плоские заготовки (листы), объемный прокат (трубы) и собранные конструкции.

Рабочая среда — кислород с ацетиленом или пропаном. Выбор зависит от скорости газовой резки, свойств металла, экономической целесообразности. Оптимальная толщина детали: 10-300 мм. Для обработки изделий с другими характеристиками используют дополнительные приспособления. 

Нормативы на технологический процесс, оборудование и материалы

Требования к механизированным технологиям газовой резки перечислены в ГОСТ 14792-80. Регламент распространяется на прокат из листовой стали обыкновенного качества толщиной 50-100 мм. Стандарт определяет критерии и присваивает классы качества.

Регламент уточняет порядок замера параметров. Критерии качества — чистота реза и точность соблюдения размеров. Характеристики контролируют после удаления окислов и следов застывшего на поверхности сплава.

Благодаря мобильности и доступности популярна ручная техника для газовой резки. Общая нормативная база: ГОСТ 4.41-85, ГОСТ 5191-79, ГОСТ 13861-89, ГОСТ 30829-2002, ГОСТ Р 50402-2011.

ГОСТ 29090-91 содержит требования к материалам, которые используют при изготовлении оборудования, приспособлений и инструмента. Основные критерии — стойкость металла к действию:

• высоких температур;
• химически активных веществ;
• механических нагрузок.

Норматив не распространяется на рукава для подвода кислорода.

В регламенте перечислены дополнительные требования к конструкциям, контактирующим с горючим газом. Перед началом работы проверяют целостность покрытия, которое обеспечивает усиленную защиту от коррозии. Обязательно обезжиривают все поверхности.

Госстандарт запрещает применять в конструкциях части из меди, серебра, цинка, ртути, магния. Ограничение относят к однородному металлу и сплавам. Пружины и детали, которые находятся в непрерывном движении, изготавливают из стойких к окислению материалов.

Точность газовой резки кислородом

Для термической обработки металла стандарт определяет три класса точности. Отклонение от размера зависит от толщины и длины заготовки. Погрешность измерительного инструмента — не более 0,5 мм.

Класс точности размеров	Толщина материала, мм	Допуск при размере листа, мм
		2500-5000	1500-2500	500-1500	<500
3	61-100	±5,5	±5,0	±4,5	±4,5
	31-60	±5,0	±4,5	±4,0	±4,0
	5-30	±4,5	±4,0	±3,5	±3,5
2	61-100	±4,5	±4,0	±3,5	±3,0
	31-60	±4,0	±3,5	±3,0	±2,5
	5-30	±3,5	±3,0	±2,5	±2,0
1	61-100	±3,0	±2,5	±2,0	±1,5
	31-60	±2,5	±2,0	±1,5	±1,0
	5-30	±2,5	±2,0	±1,5	±1,0

Чистота кромки при механической и ручной газовой резке

Показатели качества — шероховатость поверхности и отклонение торца от перпендикулярности. После операции получают кромку с вмятиной внутри металла, тупым или острым углом.

Согласно ГОСТ, о чистоте реза судят по классу качества, оценка — от одного до трех.

Класс отклонения от перпендикулярности	Допускаемая погрешность при толщине металла, мм
	61-100	31-60	13-30	5-12
3	2,5	2,0	1,5	1,0
2	1,5	1,0	0,7	0,5
1	0,5	0,4	0,3	0,2

ГОСТ устанавливает максимальный радиус оплавления верхней кромки — 2 мм.

Чтобы определить шероховатость поверхности, выбирают участок длиной 8 мм и намечают 10 точек. Место контроля зависит от толщины металла:

• посередине, — если S < 60 мм;
• в двух точках (расстояние от края 10 мм), — когда S > 60 мм.

Класс шероховатости поверхности	Допускаемая величина углублений и впадин, в зависимости от толщины сплава, мм
	61-100	31-60	13-30	5-12
3	0,085	0,070	0,060	0,050
2	0,500	0,250	0,160	0,080
1	1,000	0,500	0,250	1,160

При газовой резке металла пропаном и другими составами образуются местные дефекты. Регламент допускает отдельные поверхностные отклонения, которые превышают значения, указанные в таблице. Обязательное условие — величину и количество заусенцев перечисляют в технологической карте. Специалист по газовой резке анализирует условия работы изделия и задает оптимальные параметры процесса.

Классы качества указывают в технологической карте и описании оборудования для ручной или механической обработки.

Особенности газовой резки

Согласно ГОСТ 5191-79, для обработки металла ручным способом используют резаки инжекторного типа Р1, Р2, Р3. Обозначение рабочих частей: РВ1 и РВ2.

Регламент не распространяется на инструменты для резки:

• при увеличенном расходе кислорода и повышенном давлении газовой среды;
• под флюсом;
• литьевых форм;
• легированных сплавов;
• стали с сильно загрязненной поверхностью;
• обработки труднодоступных мест.

Цель ручной газовой резки труб — раскрой, подготовка торцов к сварке, устранение дефектов. В перечне принадлежностей технологической карты указывают универсальные и вставные резаки. Значения параметров зависят от толщины стенки. Угол наклона инструмента во время работы не регламентируют (как удобно мастеру).

Принцип раскроя стали в струе кислорода основан на интенсивном окислении металла. Температура потока зависит от рецептуры железоуглеродистого сплава: 1 050-1 200 °С. Технологический цикл состоит из нескольких последовательных процессов.

Начало операции — предварительный разогрев поверхностного слоя до температуры пластичности. Кислород подают через верхнее сопло резака. Когда газ соприкасается с изделием, металл загорается. Кислород запускает термохимическую реакцию с выделением тепла и образованием оксидов.

Поток разогретого газа (O₂) направляют в толщу металла. Последовательность действий расплавленных оксидов:

• стекают по торцу сверху вниз;
• скапливаются в углублении;
• разогревают нижние пласты стали.

Когда энергии достаточно, расплавляется последний слой. В этот момент заготовка разделяется на части.

Несоблюдение отработанного алгоритма ведет к остановке процесса. Если температура воспламенения металла больше, чем плавления, струя кислорода подхватывает частицы сплава и выносит из рабочей зоны. Когда тепловой энергии недостаточно, металл не разделяется на части. В этих обстоятельствах не образуются оксиды, нижние слои не достигают температуры плавления.

Условия протекания реакции:

• контакт металла с разогретой струей кислорода;
• разогрев стали до температуры воспламенения;
• выделение теплоты, достаточной для плавления;
• соответствие металла параметрам вязкости (внутреннее трение зависит от заданной техпроцессом температуры).

Дополнительные способы создания условий — введение примесей в виде тонкодисперсного порошка железа, Прием используют для газовой резки арматуры. В рабочую зону направляют флюс.

Назначение вещества:

• ускорить образование шлака;
• повысить объем выделяемого тепла;
• снизить количество вредных соединений.

Для особых условий применяют специальные виды обработки. Например, раскрой под водой. Работы выполняют при прокладке трубопроводов и опорных конструкций. Используют специальное оборудование и инструмент.

Безопасность при газовой резке

Операцию проводят на открытом пространстве или специально организованных участках (в цехах). Если применяют станки ручного типа, оборудование привозят на строительные площадки или производственные объекты.

Факторы опасности:

• при термической резке выделятся мелкодисперсная пыль и вредные газы;
• на людей попадают искры, шлак, брызги расплавленного металла;
• процесс газовой резки сопровождается инфракрасным излучением, вредным для глаз;
• люди получают травмы (при неосторожном обращении с металлом и техникой);
• техпроцесс сопровождается повышенным уровнем шума;
• существует риск поражение электрическим током (при работе на газорезательных машинах).

Требование к разработке технологического процесса — исключить вероятность событий:

• взрыва сжатых газов;
• возгорания при соприкосновении искры с маслом или жиром, используемым на производстве;
• воспламенения кислородных баллонов.

Измеряемые показатели перечислены в нормативных документах. ГОСТ 12.1.005-88 определяет уровень ПДК в рабочей зоне.

Таблица содержит примеры вредных веществ, которые присутствуют при использовании газовой резки.

	Уровень ПДК, мг/м3	Класс опасности	Агрегатное состояние	Действие на организм человека
Азота оксиды	5	III	п	О
Азота диоксид	2	III	п	О
Марганца оксиды	0,3	II	а	Ф
Углерода оксид	20	IV	п	О

Расшифровка обозначений таблицы:

• «III» и «II» — тяжелые и средние работы;
• «п» — пары;
• «а» — аэрозоли; 
• «О» — вещества остронаправленного действия, требующие постоянного контроля за концентрацией ПДК в атмосфере;
• «Ф» — аэрозоли АПФД, которые наносят вред дыхательной системе человека.

Нормативные документы запрещают применять жидкие горючие вещества, разогревать толстый металл только одним сжиженным газом, выключать вентиляцию в помещении. Расстояние между агрегатом и баллонами — не меньше пяти метров.

Оборудование для механизированной и ручной газовой резки металла

При использовании машин для термической обработки металла учитывают критерии: номинальную производительность на один суппорт, напряжение холостого хода, величину рабочего тока, продолжительность включения.

Важные параметры: наработка техники на отказ, время до первого капитального ремонта, стоимость потребляемых ресурсов, мощность. В агрегатах ручного действия ценят удобство: малую массу подвижных частей.

Показатель безопасности оборудования — сопротивление изоляции.

По сравнению с плазменной и лазерной технологией, цена газовой резки меньше. Когда рассчитывают смету, ориентируются на производительность установки, сложность контура, толщину заготовки, объем заказа.

Механизированные установки

Разновидности стационарных устройств для обработки металла в газовой среде: портальные, шарнирные, портально-консольные агрегаты.

Способ управления механизированным оборудованием:

• линейное;
• программное;
• магнитное;
• фотокопировальное.

Выбор зависит от конструкции агрегата.

Показания для применения автоматической газовой резки — регулярные заказы крупных партий металла. Загруженность станков — более 10 000 т/год. Примеры оборудования: линии с ЧПУ, портально-консольные машины, шарнирные агрегаты типа АСШ-86.

Механизированные технологии используют при раскрое труб большого и малого диаметра. Ценится чистота обработки кромки и точность соблюдения размеров.

Устройства для работы вручную

Большая часть оборудования — мобильные установки. Устройства ручного типа используют для раскроя профильного проката и листов. На результат влияет квалификация специалиста и правильный выбор настроек.

Кроме стандартной продукции, выпускают резаки высокой точности:

• специализированные и универсальные;
• для прямого и фигурного реза.

Показания к применению газовой резки — металл толщиной до 3 мм. Если у специалиста нет опыта термического резания тонких заготовок, партия идет в брак из-за перегрева, оплавления кромок, коробления.

Разработаны приемы, которые способствуют получению чистого реза на металле небольшой и средней толщины. Чтобы быстро выполнить заказ, используют методы:

• пакетной обработки (суммарная толщина — менее100 мм);
• устанавливают внутренний мундштук на резак с тонким соплом;
• ускоряют процесс реза.

Условие получения идеальных торцов без грата — применение очищенного кислорода концентрацией 99,5%.

На выбор метода влияют размеры заготовки. Чтобы раскроить изделие толщиной 10-100 мм, выбирают ручной или механизированный способ.

Принцип газовой резки

Существует несколько способов обработки. Выбор технологии зависит от свойств материала, сложности контура, места. Чтобы при газовой резке получить результат, соблюдают три условия:

• стабильный и непрерывный нагрев;
• легкоплавкость шлаков;
• приоритет температур: Т плавления металла больше Т горения оксидов.

Тугоплавкость окислов затрудняет разделение листа на части.

Виды газовой резки:

• струя и кислородное копье, – используют для прожигания и сверления; 
• обточка, строжка канавок и поверхности, – применяют при обработке верхнего слоя металла;
• технологии кислородно-флюсовой, нормальной и скоростной обработки выбирают для фигурной и прямолинейной резки.

Способность металла к разделению на части и плавлению

Кроме толщины, на стоимость услуги газовой резки влияет состав сплава. Если доля углерода превышает 0,3-0,7%, сталь закаляется (процесс идет медленнее).

Параметр	Химические элементы стали, которые влияют на способность металла к раскрою
	Кремний	Марганец	Хром	Никель
Критическая массовая доля в %	4	6	2-3	> 7
Характер затруднений	Образуются тугоплавкие окислы кремния		Повышает вязкость стали, на поверхности кромок образуются шлаки.

В состав железоуглеродистых сплавов входят химические элементы, которые не влияют на процесс. Не имеет значение массовая доля фосфора, серы, молибдена.

Если концентрация хрома равна 1,5-5%, используют предварительный подогрев. Когда массовая доля элемента превышает 5%, вместо традиционной технологии применяют кислородно-флюсовый метод.

Концентраций элементов, приведенные в разделе, относятся к нержавеющему сплаву и хромосодержащим сталям.

Таблица ниже демонстрирует связь между способностью к разрезанию и процентом вхождения углерода.

Характеристики стали	Массовая доля углерода, %	Способность материала к разрезанию в газовой среде	Дополнительные меры
Высокоуглеродистая	0,3-1,0	Резка затруднена	Подогрев железоуглеродистого сплава до температуры 300-7000 C
	1,0-1,2	Металл не поддается термическому разрезанию	-
Среднеуглеродистая	0,3-0,7	Резка затруднена	-
Низкоуглеродистая	< 0,3	Резка без затруднений	-

Стоимость газовой резки металла зависит от:

• Размер обрабатываемых изделий;
• Толщина металла;
• Общий объем работ;
• Сложность контура.

Конкретную цену и сроки выполнения можно узнать у нашего менеджера. На время выполнения сильно влияет загрузка оборудования и обслуживающего персонала.

Резка газом прайс:

Размер, мм	Цена за 1 рез, руб.
15 - 28	14
30 - 45	16
48 - 57	20
76 - 89	28
102 - 114	45
127 - 325	85
377 - 426	210