Курсовая работа (т): Дуговая резка металлов

Дуговая резка металлов

Курсовая работа

по теме:

Дуговая резка металлов

Новоспасское - 2014

Содержание

Введение

. Общая часть

.1 Возникновение и развитие сварки и резки металлов

.2 Способы резки металлов

. Дуговая резка металлов

.1 Понятие и сущность дуговой резки

.2 Классификация способов дуговой резки металлов

.3 Основные рабочие инструменты используемые при резке металлов

2.4 Организация рабочего места сварщика

. Охрана труда и техника безопасности при производстве газосварочных и электросварочных работ

.1 Охрана труда при сварочных работах

.3 Техника безопасности труда при дуговой сварке и резке

Заключение

Используемая литература

Введение

Резкой металла называется разрезание (разделение) металла на части. Резка может производиться ручной и механической ножовкой, а также ножницами - ручным и механическими, рычажным, параллельными, дисковым (круглыми).

Для резки крупного сортового металла (круглого полосового, углового, двутаврового, коробчатого и т.п.) применяют приводные ножовки и дисковые пилы, а также огневую резку электрическую и газовую. Листовой металл разрезают ножницами - ручными и приводными.

Резка труб вручную производится ножовкой и труборезом; механическая резка труб осуществляется на специальных станках

Можно выделить несколько основных способов резки металла, которые применяются в настоящее время. Выбирая подходящий способ, следует отталкиваться от типа металла - цветной, легированная сталь или обычная сталь. Это связано с тем, что некоторые способы имеют ограничения по толщине, а резка при высоких температурах применима для цветных металлов и легированных сталей с существенными ограничениями при газовой резке.

Также следует учитывать, что там, где нужна высокая точность и идеальные края реза, подходят зарекомендовавшие себя механические способы резки металла, такие как, фрезерование металла, токарная обработка, сверление металла, зенкование, шлифование и т.п. К менее точным методам резки металла, относящимся к первому классу точности, можно отнести более передовые способы резки металла - лазерная и гидроабразивная резка. Если на первом плане у заказчика деталей - экономия средств и не высокие требования к допускам и точности изготовления деталей, то целесообразно воспользоваться хорошо зарекомендовавшими себя недорогими методами, для разделительной резки металла - газовая резка. Для производства металлоизделий второго класса точности - строительных деталей под сварку, металлоизделий с невысокими требованиями к допускам и точности размеров, или для последующей дополнительной обработки используется самый эффективный способ резки металла - плазменная резка.

Дуговой резкой называют процесс выплавления металла, нагреваемого дугой и вытекающего из полости реза. Для обеспечения и ускорения дуговой резки процесс ведут при вертикальном или наклонном положении разрезаемого изделия, так как при этом вытекание расплавляемого металла облегчается.

Дуговая резка по сравнению с газовой имеет ряд недостатков: широкий рез, неровность его краев, натеки на нижнем крае реза, поэтому ее применение сравнительно ограниченно. Дуговую резку применяют в тех случаях, когда металл не поддается газовой резке, когда отсутствует оборудование для резки газом или в случае таких работ, как разделка лома, отрезка литников и т.п. Для увеличения производительности применяют выдувание расплавляемого металла сжатым воздухом.

Цель работы: изучение дуговой резки металлов.

Задачи:

Узнать какие способы резки металлов бывают;

Узнать какие используются резаки и электроды;

1. Общая часть

.1 Возникновение и развитие сварки и резки металлов

Сварку и термическую резку широко используют в народном хозяйстве страны. Это объясняется прежде всего экономией металла. При изготовлении сварных конструкций применяют стыковые соединения, при изготовлении клепаных - нахлесточные. Благодаря этому экономия металла, например, при сварке строительных конструкций (фермы, колонны, балки) составляет около 20%. Сокращение расхода металла снижает стоимость сварных изделий.

Республика Беларусь занимает ведущее место среди крупнейших стран мира по развитию сварочной науки и техники, а по некоторым показателям сварочного производства - первое место.

Наша страна - родина наиболее распространённого вида сварки сталей - дуговой. Ещё в СССР впервые предложили подводную, электрошлаковую, диффузионную сварку, сварку в космосе.

В настоящее время всё больше производится сварных изделий не только из сталей, но и из алюминия, меди, никеля, титана и их сплавов, а также из разнородных материалов, например алюминия и стали.

Одним из способов повышения износостойкости деталей в механизмах, поверхности которых работают на истирание, является наплавка сплавами с особыми свойствами.

Явление электрического дугового разряда было открыто в 1802 г. русским академиком В.В. Петровым. В своих работах В.В. Петров отмечал, что электрическая дуга способна расплавлять и сжигать металл. Однако для сварки и резки электрическая дуга впервые была применена русским инженером-изобретателем Н.Н. Бенардосом в 1882 г. Н.Н. Бёнардос использовал для сварки металлов угольный электрод. Несколько позднее, в 1886-1888 гг., русский инженер Н.Г. Славянов применил металлический электрод.

Проводя свои работы по сварке угольным электродом, Н.Н. Бенардос применил электрическую дугу также и для резки металлов. В патенте, который был ему выдан, говорилось о том, что с помощью сварочной дуги можно производить соединение металлических частей между собою, разъединение или разрезывание металла на части, сверление отверстий и полостей в нем и наплавление металла слоями.

Таким образом, электрическая дуговая резка начала применяться одновременно с развитием электродуговой сварки. В дальнейшем электродуговая резка все более совершенствовать и получила широкое применение.

Дуговая резка по сравнению с обычной газокислородной резкой обладает некоторыми преимуществами, как например простотой оборудования, возможностью резки металлов различного химического состава, безопасностью работы.

Термическая резка во многих случаях полностью заменяет механическую обработку. В настоящее время применяется кислородная резка сплавов железа, титана и некоторых других сплавов. Наряду с кислородной стала выполняться резка металлов низкотемпературной плазмой.

Выпускать продукцию отличного качества, совершенствовать приёмы труда, соблюдать новейшую передовую технологию могут только рабочие, хорошо овладевшие теорией и передовой практикой. Большое значение имеет повышение профессионального мастерства и культурно-технического уровня рабочих.

.2 Способы резки металлов

В настоящее время получили распространение несколько разновидностей резки металлов.

Основные из них:

Кислородно-флюсовая резка

Газо-дуговая резка

Воздушно-дуговая резка

Плазменно-дуговая резка

Плазменная резка

Кислородно-дуговая резка

Подводная резка

Копьевая резка

Сущность резки металлов

Кислородная резка стали, основана на свойстве железа гореть в струе чистого кислорода, будучи нагретым, до температуры, близкой к температуре плавления.

Температура загорания железа в кислороде зависит от состояния, в котором оно находится. Так, например, железный порошок загорается при 315 С, тонкое листовое или полосовое железо - при 930 С, а поверхность крупного куска стали - при 1200-1300 С. Горение железа происходит с выделением значительного количества тепла и может поддерживаться за счет теплоты сгорания железа.

Как показал анализ шлака, 30-40% удаленного из реза металла составляет не сгоревшее, а только расплавившееся железо; 90-95% окислов состоят из FeO.

Скорость реакции Fе + О = FеО пропорциональна , где  - давление кислорода в месте реакции. При повышении давления кислорода в струе процесс резки ускоряется за счет повышения скорости реакции окисления и за счет более быстрого удаления окислов из места разреза.

Нагревание металла при резке производят газокислородным пламенем. В качестве горючих при резке могут применяться ацетилен, пропан-бутан, пиролизный, природный, коксовый и городской газы, пары керосина.

Кроме подогрева металла до температуры горения в кислороде, подогревающее пламя выполняет еще следующие дополнительные функции: -подогревает переднюю (в направлении резки) верхнюю кромку реза впереди струи режущего кислорода до температуры воспламенения, что обеспечивает непрерывность процесса резки;

вводит в зону реакции окисления дополнительное тепло, покрывающее его потери за счет теплопроводности металла и в окружающую среду; это имеет особенно важное значение при резке металла малой толщины;

создает защитную оболочку вокруг режущей струи кислорода, предохраняющую от подсоса в нее азота из окружающего воздуха;

подогревает дополнительно нижнюю кромку реза, что важно при резке больших толщин.

Мощность подогревающего пламени зависит от толщины и состава разрезаемой стали и температуры металла перед резкой.

Скорость резки, толщина металла, расход ацетилена в подогревающем пламени и эффективная мощность пламени связаны между собой зависимостью.

Производительность резки зависит также от распределения подогрева. Применение нескольких подогревающих пламен увеличивает скорость резки по сравнению с таковой при одном подогревающем пламени (при равных расходах ацетилена в обоих случаях).

Кислородно-флюсовая резка

При обычной кислородной резке высоколегированных хромистых и хромоникелевых нержавеющих сталей на поверхности реза образуется пленка тугоплавких окислов хрома, имеющих температуру плавления около 2000°С и препятствующих дальнейшему окислению металлов в месте реза. Поэтому кислородная резка этих сталей требует применения особых приемов и способов.

До разработки способа кислородно-флюсовой резки нержавеющих сталей пользовались приемами резки, основанными на создании вблизи поверхности реза участков металла с высокой температурой нагрева, способствующих расплавлению пленки окислов хрома. Это достигалось введением в разрез дополнительного тепла от сгорания присадки из малоуглеродистой стали. В качестве таковой использовалась стальная полоска, уложенная вдоль линии реза, или валик, наплавленный металлическим электродом. Выделяющееся при сгорании железа тепло, а также переходящее в шлак железо (полоски или наплавки) и его окислы способствуют разжижению и удалению окислов хрома. Этими способами можно было резать нержавеющую сталь небольшой толщины (10-20 мм), при этом качество реза и производительность низкие, резка протекает неустойчиво и часто прерывается.

Лучшие результаты получают при непрерывном введении в рез прутка из низкоуглеродистой стали диаметром 10-15 мм. При соответствующем навыке этим способом можно выполнять отрезку прибылей отливок толщиной до 400 мм. Существенным недостатком способа Ищется необходимость выполнения резки двумя рабочими: один должен быстро подавать пруток в зону резки, а второй - вести резку. При резке необходима повышенная мощность подогревающего пламени. Рез получается широким, скорость резки низкая (при толщине 40 мм - 100 мм/мин, при 80 мм - 70 мм/мин и при 200 мм - 20 мм/мин), а качество поверхности реза - плохое.

Более совершенным способом резки высоколегированных нержавеющих сталей является кислородно-флюсовая резка. В качестве флюса применяют, как правило, железный порошок с зернами 0,1-0,2 мм. Сгорая в струе режущего кислорода, железный порошок выделяет дополнительное тепло, которое повышает температуру в месте реза. Вследствие этого тугоплавкие окислы остаются в жидком состоянии и, будучи разбавлены продуктами сгорания железа, дают жидкотекучие шлаки. Резка протекает с нормальной скоростью, а поверхность реза получается чистой.

Газо-дуговая резка

За последние годы широкое распространение получили способы газо-дуговой резки: воздушно-дуговая, плазменно-дуговая и плазменная. Они применяются для резки многих металлов и сплавов. В ряде случаев находит также применение кислородно-дуговая резка стали. Способы газо-дуговой резки используют сейчас на многих предприятиях, что дает большую экономию в народном хозяйстве. Ведутся работы по механизации и автоматизации газо-дуговой резки.

Воздушно-дуговая резка

Этот способ резки основан на расплавлении металла в месте реза скользящей электрической дугой, горящей между угольным электродом и металлом, с непрерывным удалением жидкого металла струей сжатого воздуха. Применяется в качестве разделительной и поверхностной резки. Для воздушно-дуговой резки может применятся также переменный ток, однако он даёт меньшую производительность, чем постоянный.

Воздушно-дуговую резку широко используют для поверхностной резки большинства чёрных и цветных металлов, вырезки дефектных участков сварных швов, срезки заклёпок, пробивки отверстий, отрезки прибылей стального литья и пр. Этим способом можно резать различные металлы (нержавеющие стали, чугун, латунь и трудноокисляемые сплавы) толщиной до 20-25 мм.

Плазменно-дуговая резка

При плазменно-дуговой резке дуга возбуждается между разрезаемым металлом и неплавящимся вольфрамовым электродом (с добавлением лантана), расположенным внутри электрически изолированного формирующего наконечника. В большинстве случаев применяется дуга постоянного тока прямой полярности. Продуваемый через сопло газ обжимает дугу, обеспечивает в ней интенсивное плазмообразование и придаёт дуге проникающие свойства. При этом газ разогревается до высоких температур (10000-20000°С), что обеспечивает высокую скорость истечения и сильное механическое действие плазмы на расплавляемый металл, выдуваемый из места реза.

Плазменно-дуговую резку целесообразно применять:

при изготовлении из листов деталей с фигурными контурами;

вырезки проёмов и отверстий в металлах;

резке полос, прутков, труб и профилей и придания их торцам нужной формы;

обработке кромок поковок и подготовке их под сварку;

вырезке заготовок для механической обработки, штамповки и сварки;

обработке литья.

Плазменно-дуговой резкой обычно разрезают нержавеющие и углеродистые стали толщиной до 40 мм, чугун до 90 мм, алюминий и его сплавы до 300 мм, медь и ее сплавы до 80 мм. Для больших толщин указанных металлов (кроме алюминия и его сплавов) этот способ применяется значительно реже, так как экономичнее использовать другие способы резки (кислородную, кислородно-флюсовую).

Плазменно-дуговая резка может производиться вручную и с помощью газорезательных машин. Установка включает баллоны с газами, источник постоянного тока, распределительное устройство для управления процессом и резак. Второй провод от источника тока подключают к разрезаемому металлу.

Плазменная резка

При плазменной резке обрабатываемый материал не включается в электрическую цепь дуги. Острое кинжалообразное пламя дуговой плазмы используют для расплавления обрабатываемого материала, при сварке и резке металлов, в том числе тугоплавких, а также при резке и плавлении неэлектропроводных материалов.

Наиболее эффективно резка протекает при использовании смеси 80% аргона и 20% азота. При резке нержавеющей стали толщиной 5 мм током 300 А скорость резки достигает 65 м/ч. Резку ведут при минимальном зазоре между мундштуком и металлом, в некоторых случаях даже касаясь торцом мундштука поверхности металла. Рез получается очень узкий, равный вверху диаметру канала сопла.