Сущность дуговой резки

Наряду с кислородной резкой в промышленности широко применяют и другие способы термической резки, при осуществлении которых металл нагревают не газовым пламенем, а электрической дугой, низкотемпературной плазмой или лучом лазера.

Сущность дуговой резки состоит в том, что между электродов и разрезаемой заготовкой возбуждается электрическая дуга, которая расплавляет металл. Металл удаляется из реза струей кислорода или воздуха.

При кислородно-дуговой резке кислород поступает в рез по внутреннему каналу металлического электрода (рис. 19.1), покрытого обмазкой специального состава. Рукоятка горелки обеспечивает закрепление электрода и подачу кислорода. Процесс резки начинается с возбуждения дуги между электродом и металлом, затем подается кислород, осуществляющий окисление металла в резе и принудительное удаление продуктов реакции из полости реза.

При подводной кислородно-дуговой резке применяют как плавящиеся, так и неплавящиеся электроды. Первые изготавливают из стальных трубок с наружным диаметром 8 мм, толщиной стенки 2...2,5 мм и длиной 400 мм. На поверхность трубки наносят водостойкое покрытие, которое позволяет опирать электрод на поверхность металла, что обеспечивает неизменное расстояние между электродом и металлом, а также стабильность горения дуги.

Рис. 19.1. Схема кислородно-дуговой резки:
1 — источник электропитания; 2 — направляющая, 3 — электропривод; 4 — разрезаемый металл; 5 — электрод; α — угол наклона электрода к поверхности металла

Кроме того, использование карборундового покрытия увеличивает продолжительность работы одним электродом с 1 до 40 мин. При резке  на воздухе вместо металлических применяют полые угольные или графитовые электроды, что приводит к значительной экономии металла.

Воздушно-дуговую резку металлов выполняют сплошным угольным или графитовым электродом, закрепляемым в электрододержателе. В неподвижной губке последнего просверлены отверстия для подачи воздуха параллельно оси электрода.

Рис. 19.2 Схемы разделительной (а) и поверхностной (б) воздушно-дуговой резки:
1 — электрододержатель; 2— струя воздуха; 3 — электрод; 4 — направление резки; 5— разрезаемый металл

Различают два вида воздушно-дуговой резки — разделительную и поверхностную. При разделительной резке электрод углублен в полость реза (рис. 19.2, а) под углом к поверхности разрезаемого металла, составляющим 60...90°.

При поверхностной воздушно-дуговой резке дуга горит между концом электрода и поверхностью обрабатываемого металла. Электрод наклонен к поверхности под углом 30° в сторону, обратную направлению резки (рис. 19.2, б). Резку выполняют на постоянном токе обратной полярности. Напряжение на дуге составляет 45... 50 В, сила тока — 250...500 А (для отдельных резаков — до 1600 А), диаметр электрода — 6... 12 мм, давление воздуха — 0,4...0,6 МПа, его расход — 20...40 м³/ч. Масса металла, выплавляемого в течение 1 ч, достигает 20 кг.

Следует отметить, что кислородно- и воздушно-дуговые способы разделительной резки применяют лишь в тех случаях, когда не требуется высокое качество поверхности реза или отсутствует горючий газ.

Наибольшее распространение получила поверхностная воздушно-дуговая резка, связанная с устранением дефектов сварных швов, и также дефектов на стальных, чугунных и цветные отливках. Отечественная промышленность выпускает  резаки РВДМ-315 (рис. 19.3) и РВДЛ-1600.

Рис. 19.3. Резак для воздушно-дуговой резки РВДМ-315:
1 — контактно-сопловое устройство; 2 — корпус электрододержателя со встроенным воздушным клапаном; 3 — рукоятка; 4 — газо- и токоподводящие коммуникации

При обработке высоколегированной стал л и чугуна поверхностная воздушно-дуговая резка конкурирует с поверхностной кислородно-флюсовой резкой, так как при ее применении не требуются флюс, горючий газ и кислород. Источниками тока для воздушно-дуговой резки служат сварочные преобразователи, выпрямители повышенной мощности и источники переменного тока с жесткой вольт-амперной характеристикой, обеспечивающие устойчивое ведение процесса зачистки в электроимпульсном режиме при силе тока до 2000 А. Подача воздуха компрессорами составляет 20...30 м³/ч. На воздухопроводу рекомендуется устанавливать влаго- и маслоотделители.

Ориентировочные режимы поверхностной воздушно-дуговой резки приведены в табл. 19.1.

Режимы поверхностной воздушно-дуговой резки

Качество и производительность ручной воздушно-дуговой резки во многом зависят от квалификации резчика. Так, например, вследствие неравномерности подачи электрода изменяется глубина канавки.

Неравномерно перемещаемый электрод может касаться металла, что вызывaeт местное науглероживание последнего. Содержание углерода повышается на поверхности реза и при малом давлении воздуха (до 392 кПа). При оптимальных параметрах воздушно-дуговой поверхностной резки толщина слоя с повышенным содержанием углерода на поверхности реза не превышает 80 мкм.

При обработке низкоуглеродистых и низколегированных сталей среднее содержание углерода на поверхности реза составляет 0,25... 0,35 %, что не вызывает осложнений при последующей сварке, так как содержание углерода в металле шва возрастает лишь на 0,02...0,03 %. Однако повышение содержания углерода на поверхности резa может привести к ухудшению пластических свойств металла. Для повышения пластичности поверхности реза после воздушно-дуговой поверхностной резки рекомендуется обработка канавки шлифовальным кругом на глубину до 0,5 мм.