Особенности производства металлоконструкций. Резка металла.

Резка металла является одной из наиболее трудоемких и сложных операций. Она может быть как заготовительной, так и окончательной операцией, не требующей дальнейшей механической обработки. В зависимости от типа производства, вида и размеров погонки, профиля проката и конфигурации линии реза применяют тот или иной метод резки.

Наиболее распространенными методами резки металла при изготовлении элементов металлоконструкций на заводах подъемно - транспортного машиностроения являются механическая и газопламенная резка. Механическую резку выполняют на ножницах: гильотинных, дисковых, вибрационных и пресс - ножницах.

Резка ножницами основана на разделении металла по линии реза под давлением верхнего подвижного ножа и нижнего неподвижного. Исключение составляют дисковые ножницы, у которых нижний нож или оба ножа являются ведущими. Вследствие больших пластических деформаций в месте реза на кромках появляется наклеп, иногда достигаемый 4 —6 мм. Допустимый зазор между ножами: для гильотинных и пресс - ножниц 0,2 —1,2 мм; дисковых (0,1 —0,2); вибрационных —0,05 —0,3 мм; при увеличении зазора чистота реза ухудшается и появляются загибы кромки и заусенцы. Гильотинные и пресс - ножницы имеют прижимные устройства 3 типов (механические, пневматические и гидравлические). Ножницы снабжаются упорами, служащими для более точного изготовления заготовок, удобства и безопасной работы. Пресс - ножницы режут листы как в поперечном, так и в продольном направлениях при длине реза 500 —750 мм и толщине металла 13 —32 мм. После резки заготовки сильно деформируются с образованием вмятины до 0,2 толщины разрезаемого листа. Заготовки требуют обязательной правки, и необходимо также учитывать величину вмятины при последующей обработке. Пресс - ножницы применяют также и для резки профильного проката.

Ножи у этих ножниц имеют форму, соответствующую профилю проката. Режут профильный прокат по разметке или по упору.

Широкое применение находят пресс - ножницы комбинированные модели Н635А, предназначенные для резки листового и профильного проката и пробивки в них отверстий. Эти ножницы режут круглый прокат (до 65 мм), квадратный (до 55 мм), уголок размером до 150 X 150 X 18 мм под углом реза 45, 67,5 и 90°, двутавры и швеллеры. Вибрационные ножницы применяют для прямолинейной и фигурной резки листового металла толщиной до 5 мм. Их также применяют для вырубки внутренних и наружных контуров при установке пуансона и матрицы.

Дисковые ножницы предназначены для прямолинейной и криволинейной резки листов толщиной до 25 мм и для обрезки фасок под сварку. Дисковые ножницы с прямо поставленными ножами применяют для резки листа на полосы и по окружности. Ножницы с одним наклонным ножом служат для вырезания фасонных заготовок. Ножницы с двумя наклонными ножами применяют для резки по окружности и фасонному контуру, а также для вырезки отверстий, срезания фасок, для отбортовки и вырезки заготовок сложных криволинейных очертаний. За одну настройку длина реза на дисковых ножницах достигает 15 м, скорость резки от 0,05 до 1,5 м/с. Размеры дисков назначают в следующих пределах: диаметр (40 —125) S, толщина 15 —30 мм. Перекрытие одного диска другим при работе принимают (0,5 —0,8) S, где S —толщина разрезаемого листа. Трудоемкость резки на этих ножницах меньше, чем на гильотинных. Дисковые ножницы, в основном, служат для продольной резки листов и применяют их, как правило, в сочетании с гильотинными. Заготовки, вырезанные дисковыми ножницами, требуют правки.

Гильотинные ножницы служат для продольной и поперечной резки листов толщиной до 40 мм и для обрезки фасок под сварку. Гильотинные ножницы допускают максимальную длину реза до 3200 мм. Они дают чистый рез, заготовки меньше деформируются, чем при резке на пресс - ножницах, и более производительны по сравнению с последними.

Для обслуживания гильотинных ножниц иногда устанавливают портальные манипуляторы, снабженные магнитными траверсами, и специальные тележки с толкающим устройством для подачи Листа под ножи. При большой программе резку на ножницах выполняют в автоматическом цикле с механизированной уборкой заготовок и отходов. Точность резки на гильотинных и дисковых ножницах соответствует 12 —14 - му квалитету.

Исключительно широкое применение при изготовлении элементов и деталей различной конфигурации для металлоконструкций имеет газопламенная резка. Газопламенная резка основана на интенсивном сгорании разрезаемого металла в струе кислорода, сосредоточенного на узком участке, и удалении жидких шлаков.

Газопламенная резка позволяет резать заготовки в окончательный размер или с оставлением припуска под механическую обработку.

Стальные листы толщиной до 4 мм целесообразнее резать на ножницах, чем кислородом, так как при кислородной резке тонких листов происходит оплавление кромок.

В настоящее время применяют несколько способов резки металла: ацетилено - кислородный, кислородно - электрический, кислородный с использованием различных природных газов и горючих жидкостей (пропан, бутан, керосин и др.), кислородно - флюсовый, газоэлектрический и др.

Кислородно - электрическую резку, выполняемую угольным или стальным электродом, в основном, применяют для коротких резов стали толщиной до 60 мм и в монтажных условиях. Стоимость резки несколько ниже, чем ацетилено - кислородная, скорость резки составляет 6 —7 мм/с. Для резки применяют специальные резаки. Применение для резки различных природных газов позволяет значительно экономить дорогостоящий и дефицитный ацетилен. Скорость резки природными газами примерно на 15 —20 % ниже скорости ацетилено - кислородиой резки. Работа с этими газами требует наличия хорошей приточно - вытяжной вентиляции на рабочих местах.

С целью улучшения качества реза, снижения коробления и увеличения производительности резки широко применяют пакетную резку стали толщиной от 1,5 мм и выше. Сущность этой резки включается в том, что отдельные листы складываются пакетом (стопой), сжимаются струбциной или пневмозажимом до выбора зазоров между ними и прихватываются сваркой но торцам. Общая толщина пакета должна соответствовать 50 —96 мм в зависимости от толщины листов. Полученный пакет листов обрезается но любому профилю внутреннего или наружного контура по копиру с помощью газорезательной машины. При этом увеличивается Точность формы деталей и снижается расход газа. Пакетный метод резки широко применяют при изготовлении диафрагм и других деталей.

Удаление грата представляет собой трудоемкую операцию, выполняемую, как правило, вручную зубилами и скребками. Для безгратовой резки с использованием природного газа необходимо применять кислород чистотой не менее 98,5 —99,5 %, специальные мундштуки и повышенные скорости резки.

Резка кислородом алюминиевых сплавов, легированных сталей сильно затрудняется, так как при резке образуются тугоплавкие окислы. Пленка этих окислов, покрывая частицы металла, препятствует его сгоранию в струе кислорода. Так, при резке алюминиевого сплава образуется пленка окисла А1203 (tnn = 2050 °С), При резке легированной стали — пленка окисла Сг.203 (tau =2000 °С) и др. Для резки этих металлов широко применяют кислородно - флюсовую, газоэлектрическую и другие методы резки.

Кислородно - флюсовая резка состоит в том, что в струю режущего кислорода непрерывно вводят порошкообразный флюс, который, сгорая в кислороде, на поверхности реза выделяет большое количество тепла. Этого тепла достаточно для расплавления пленки окислов и перевода их в шлаки. Процесс протекает с нормальной скоростью, и поверхность реза получается гладкой и чистой. Приемы резки те же, что и при резке обычных сталей. В качестве флюса используют железный порошок с размерами зерен 0,1 —0,2 мм, в который в зависимости от разрезаемого металла добавляют в различных пропорциях тот или иной компонент: феррофосфор, алюминиевый порошок, техническую буру, металлургическую окалину, кварцевый песок и др.

Для кислородно - флюсовой резки применяют установки: ПФР - 1, УФР - 2, УФР - 4, УРХС - 3, УРХС - 4 с внешней подачей флюса. В последнее время применяют газоэлектрическую резку вольфрамовым электродом плазменной дугой в различных исполнениях для резки большинства черных и цветных металлов. Этим способом можно разделывать кромки под сварку, вырезать дефектные участки, пороки в отливках, отрезать прибыли и т. д.

Газопламенную резку ведут на газорезательных машинах и вручную. Машинная резка позволяет получать точность реза в пределах 0,3 —0,5 мм и более высокую чистоту реза, обладает большей производительностью и экономичностью по сравнению с ручной резкой.

Газорезательные машины бывают стационарные и передвижные и разделяются по размерам обрабатываемых листов и числу работающих резаков. К передвижным и переносным машинам для кислородной резки стали относятся приборы ПП - 1, ПП - 2, ПС - 2 и другие соответственно с одним, двумя и тремя резаками. Передвижение приборов осуществляется по рельсовому пути или непосредственно по поверхности листа со скоростью 80 —1500 мм/мин.

Такие приборы предназначены для раскроя листов, вырезки простых деталей и для подготовки кромок под сварку и позволяют резать сталь толщиной от 5 до 250 мм. Их широко применяют в заготовительных и ремонтных цехах, на строительных и монтаж - пых площадках.

На заводах подъемно - транспортного машиностроения широко применяют стационарные машины АТ - 2, АСП - 1, АСШ - 2, машины с фотокопировальными устройствами и программным управлением, позволяющие резать листовой металл под сварку различными способами.

Ведущая головка машины снабжена магнитной катушкой, внутри которой вращается магнитный палец диаметром 12 мм, приводимый во вращение от электродвигателя через систему зубчатых колес передаточного механизма, заключенного в корпусе ведущей головки. Движение магнитного пальца по плоскости стола повторяется резаком, укрепленным на суппорте второго пальца штанги. Штанга при помощи двух продольных кареток и поперечной может перемещаться в любом направлении относительно положения шаблона на столе. Ведущие и опорные ролики кареток и штанги снабжены шарикоподшипниками для максимального снижения сил трения в узлах. Для управления работой машины имеется щиток, на котором расположены выключатели электродвигателя, указатель скорости перемещения резака, а также рычаги маховичка для ручного управления процессом резки. Машина может вырезать детали шириной 1500 мм и толщиной 5 —200 мм самой различной формы по шаблону при помощи магнитной ведущей головки, а также по чертежу или разметке с использованием аппаратуры фотоэлектронного привода или при помощи механической головки, направляемой от руки.