Работа № 5

Исследование величины отставания при

газовой резке листовой низкоуглеродистой стали

Цель работы:

1. Выявить причины, вызывающие отставание процесса резки в нижних слоях разрезаемой стали.

2. Установить зависимость величины отставания от толщины разрезаемого металла, скорости резки и давления режущего кислорода.

Содержание работы

При разделительной кислородной резке стали окисление металла по толщине происходит неравномерно – верхние слои окисляются более интенсивно, чем нижние. Причины этого – стадийный характер окисления металла в полости реза, загрязнение режущего кислорода газами и парами, выделяемыми в месте реза при окислении металла, менее интенсивный подогрев нижних слоев металла подогревающим пламенем, падение кинетической энергии струи и увеличение ее диаметра по мере удаления от режущего сопла, вследствие чего окисление нижних слоев металла происходит более широкой полосой и более медленно, чем верхних.

Явление запаздывания процесса резки в нижних слоях металла по сравнению с верхней кромкой принято называть отставанием.

Величина отставания определяется по отклонению по вертикали бороздок (гребешков и впадин) на поверхности кромок реза (рис.5.1).

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 и поверхность разрезанной кромки получается гладкой.

При большей же толщине металла, даже при заниженных скоростях резки, отставание неизбежно и бороздки на кромке реза в большей или меньшей степени отклоняются от вертикали.

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

Рис.5.1.

Однако при вырезке фигур сложного криволинейного контура (шестерни и т.п.) отставание может привести к несоответствию контура вырезаемой детали у верхней и нижней поверхности листа.

Особенно больших значений (50 м и более) отставание достигает при резке стали большей толщины.

Существенное влияние на величину отставания оказывает также чистота применяемого кислорода и форма канала режущего сопла. Чем чище применяемый при резке кислород, тем интенсивнее окисление металла по толщине и меньше отставание.

Форма режущего сопла во многом определяет полноту превращения потенциальной энергии сжатого газа в кинетическую. Чем выше кинетическая энергия газа режущей струи, тем меньше величина отставания. Лучшие результаты дает применение расширяющихся сопел.

Оборудование и материалы:

1. Газорезательная машина.

2. Кислородный редуктор с выверенными манометрами.

3. Секундомер.

4. Линейка с миллиметровыми делениями.

5. Пластины из низкоуглеродистой стали: 300х350х20 мм – 1 шт. и 400х200х(10÷12) мм – 1 шт.

Порядок выполнения работы

1. На разрезаемой стальной пластине толщиной 20 мм, разметить мелом три участка длиной по 100 мм каждый (рис.5.2).

2. Резку пластины по длине первого участка производить на заниженной скорости ( мм/мин – 5-ое деление регулятора), по длине второго участка – на оптимальной для данной толщины ( мм/мин – 3-е деление регулятора), по длине третьего участка – на завышенной скорости ( мм/мин – 2-ое деление регулятора).

Резку всех трех участков производить за один проход без остановки. Переход с низшей скорости на более высокую осуществлять на ходу путем быстрого перемещения движка регулятора в новое положение.

Рис.5.2.

3. Опыт повторить три раза.

4. После остывания отрезанных полос замерить величины отставания на различных участках кромки реза по всей длине отрезанной полосы. Отставание замерять с помощью линейки. Для этого необходимо к поверхности разрезанной кромки приложить лист бумаги и путем закрашивания ее грифелем простого черного карандаша получить отпечаток бороздок. По полученным данным (среднее арифметическое трех опытов) построить зависимость величины отставания от скорости резки. Замеры величины отставания занести в табл.5.1. В эту же таблицу занести результаты внешнего осмотра поверхности реза.

5. Зависимость отставания от давления режущего кислорода установить аналогичным путем при выполнении резов № 4÷6.

Однако в этом случае скорость на всех участках остается неизменной (250 мм/мин), а от участка к участку меняется давление режущего кислорода: 1-й участок – 0,3 МПа, 2-й участок – 0,45 МПа, 3-й участок – 0,6 МПа.

Результаты осмотра поверхности реза и замеров величины отставания занести в табл.5.1.

6. По полученным данным (среднее арифметическое трех опытов) построить зависимость величины отставания от скорости резки и давления режущего кислорода.

Таблица 5.1

№ реза	Давление кислорода, МПа	№ участка	Скорость резки, мм/мин	Количество реза
				Отставание, мм	Наличие оплавления кромок	Состояние поверхности реза
1		1
		2
		3
2		1
		2
		3
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
6		1
		2
		3

7. Подобрать оптимальный режим резки по скорости для стали толщиной 10÷12 мм, установив зависимость величины отставания и качества реза от указанного параметра.

Для этого произвести разметку пластины толщиной 10÷12 м на участки согласно рис.5.3, а затем произвести резку с последовательным увеличением скорости резки от участка к участку на 100 мм/мин (скорость резки первого участка 250 мм). Резку производить при давлении кислорода 3,5 МПа, повторить опыт трижды. Результаты опытов занести в таблицу, подобную табл.5.1. На основании полученных данных построить зависимость величины отставания от скорости резки для стали заданной толщины и выбрать необходимую скорость резки.

Рис.5.3.