Как правильно резать металл газовым резаком – советы мастера

Газовая резка металла – более простой технологический процесс в отличие от газосварки. Для выполнения работ нужно иметь специальные знания и практические навыки, в т. ч. большой опыт. Главное перед началом обучения изучить саму технологию резки, используемые расходные материалы, особенности конструкции и принцип действия оборудования.

Сущность кислородной резки

Газовая технология резки металлов сегодня является достаточно востребованной в промышленной и строительной деятельности, сельском хозяйстве, а также при выполнении разных монтажно-ремонтных работ.

Сущность процесса кислородной резки:

• предварительно разрезаемую металлическую деталь разогревают до +1100-1200 ºС;
• далее в зону резки подают кислород, при соприкосновении с которым раскаленный металл начинает гореть;
• в результате идет горение металла с последующим выдуванием его из зоны реза.

Необходимое оборудование

Газовая резка, как и любые другие монтажно-ремонтные мероприятия требует предварительной подготовки рабочей зоны, обрабатываемых поверхностей, инструмента и расходных материалов.

Необходимое оснащение:

• резак;
• мундштук определенных параметров;
• рабочие рукава, выдерживающие повышенное давление;
• кислородный и газовый баллон с горючим газом.

Важно: На баллонах обязательно должен быть установлен индивидуальный редуктор, который предназначен для контроля подачи газа. При этом стоит учитывать, на пропановых баллонах предусмотрена обратная резьба, соответственно дополнительный редуктор подсоединить не получится.

Принципиальная конструкция газового резака

Резчик обязательно осматривает состояние оборудования перед началом монтажно-ремонтных работ. Резак должен быть полностью исправным. Чтобы это проверить, нужно знать его конструкцию.

Двухтрубный резак или инжекторный

Кислородная резка металла двухтрубным резаком является наиболее популярной. Технический кислород в этом случае делится на 2 потока.

Первый верхний кислородный поток поступает через сопло внутреннего мундштука с высокой скоростью. Регулировка кислорода осуществляется специальным вентилем, размещенным чаще всего на внешней части резака (его называют продувочным).

Важно: Мундштук является чрезвычайно значимым элементом конструкции оборудования газовой резки. Он непосредственно отвечает за фазу резки металлической заготовки.

Второй кислородный поток поступает непосредственно в инжектор смешиваясь с горючим газом.

Принцип действия инжекторной камеры устройства:

• в камеру оборудования на высокой скорости, под значительным давлением подается кислород;
• формируется область разреженного давления (кислород в данной ситуации выступает инжектируемым);
• в стенах камеры сделаны отверстия, через которые внутрь нее поступает горючая смесь газов (в этом случае он считается эжектируемым);
• внутри камеры газы смешиваются, их скорости становятся одинаковыми, непосредственно из камеры выходит газовая смесь с большей скоростью, чем эжектируемого газа и меньшей инжектируемого кислорода;
• полученный на выходе поток газовой смеси предварительно поступает в головку наконечника, далее проходит между мундштуками и выходит непосредственно через сопло, формируя пламя, посредством которого и происходит разогрев металлической поверхности до температуры горения металла.

С наружной стороны корпуса резака расположены индивидуальные регулировочные вентили для каждого отдельного газового потока. Как правило, для горючего газа вентиль окрашивается в красный цвет, а для кислорода в синий.

Трехтрубный или безинжекторный

При использовании данных моделей резка газом имеет некоторые сложности. Кислород поступает в резак по 2-м трубками, 3-я трубка предназначена для горючего газа. Смешение газовой смеси в этом случае осуществляется непосредственно в головке, т.е. отдельная камера в оборудовании не предусмотрена.

Газокислородная резка таким способом считается наиболее безопасной, чем при использовании двухкамерных агрегатов. В данном случае полностью отсутствует риск получения резчиком «обратного удара». Это достаточно опасное явление, связанное с движением горючих газов в трубках и каналах резака в обратную сторону.

Соответственно такие устройства стоят на порядок выше двухтрубных моделей. Но есть у такого резака еще одно отличие – в процессе работы горючий газ должен поддаваться под достаточно высоким давлением, которое значительно выше, чем при использовании инжекторных моделей.

Какие газы используются для резки металла

Стандартная резка металла кислородом может осуществляться разными способами, выбор которого в первую очередь зависит от используемого типа газа.

Самая популярная технология – газовая резка металлических деталей с использованием пропана и кислорода. Но данный способ имеет определенные ограничения, его используют для низкоуглеродистых, низколегированных сталей, а также сплавов титана.

Если углерода в металлическом изделии больше 1%, нужно использовать другую технологию. Например, применить плазменную резку или газовую резку металлов можно выполнять ацетиленом.

Как пользоваться кислородно-пропановым резаком

Прежде чем начинать кислородную резку металла, обязательно нужно проверить работоспособность оборудования, отсутствие протечки кислорода и рабочего газа.

Порядок подготовки кислородно-пропанового резака к работе:

• подсоединения кислородного шланга к редуктору имеющего правую резьбу, через ниппель со штуцером;
• подсоединение шланга к баллону с пропаном;
• устранение пыли и других загрязнений в рукавах (для этого нужно стравить небольшое количество газа);
• фиксация ниппелей с обратной стороны шланга, предназначенного для перехода на обратный клапан;
• подсоединение к клапанам непосредственно горелки, на которой есть цветные метки, соответствующие рабочему газу и кислороду.

Как работать резаком:

• предварительно на редукторе, который подсоединен к кислородному баллону, выставляют давление 0,75-0,8 атмосфер, на редукторе от баллона с пропаном – 0,5 атмосфер;
• на горелке слегка откручивают вентиль подачи пропана и кислорода, поджигают газ;
• сопло упирают в металлическую поверхность разрезаемого изделия под углом 90º;
• далее постепенно и поочередно откручивают вентили пропана и кислорода, пока факел не получится требуемой длины (этот параметр подбирается в зависимости от толщины разрезаемой заготовки из металлического сплава).

Разогревание заготовки начинают с точки реза. Нужно дождаться разогрева металла до ярко-красного цвета. Эта процедура приблизительно занимает от 12 до 35 секунд. После достаточного разогревания металлической поверхности запускают струю режущего кислорода путем открытия продувочного вентиля и медленно перемещают резак по линии реза.

Как пользоваться газовым резаком – пропан VS ацетилен

Резка металла пропаном отличается от резки ацетиленом пропорциональным составом компонентов газовой смеси и ее теплотворной способностью:

• пропорция кислород-пропан – 3,5:1;
• пропорция кислород-ацетилен – 1:1.

Также отличается форма и сечение форсунки, рабочей камеры, инжекционных каналов.

Важно: Не допускается подача пропана в горелку, предназначенную для ацетилена. В этом случае мощность факела уменьшается, горение неустойчиво, есть риск получения «обратного удара».

Ацетилен, используемый в процессе резки металла в качестве рабочего газа, обеспечивает пламени температуру до 3300 ºС. Поэтому его чаще всего используют для раскроя достаточно толстых деталей из металлических сплавов.

Резка с использованием пропана считается более безопасной и данный метод наиболее широко распространен в отличие от резки с применением ацетилена.

Такое оборудование отличается высокой надежностью и продолжительным периодом эксплуатации.

Подготовка к работе

Технология кислородной резки предполагает предварительную подготовку оборудования к выполнению работ. Важно убедиться в исправности всех элементов конструкции режущего устройства.

Рекомендации по подготовке газового резака:

1. Все шланги перед подсоединением к устройству продувают газом для удаления из них различных загрязнений.
2. Перед подсоединением шлангов обязательно нужно убедиться в наличии подсоса в каналах резака. Чтобы это проверить, к соответствующему штуцеру подсоединяют кислородный рукав, а штуцер, предназначенный для подачи пропана, оставляют свободным.
   
3. Далее нужно настроить давление 0,2 – 0,4 атмосфер для подачи кислорода, открыть вентили кислорода. Свободный штуцер нужно зажать пальцем, чтобы определить наличие подсоса воздуха. При отсутствии этого процесса необходимо продуть каналы резака и почистить инжектор.
4. Кислородный рукав подсоединяют, используя ниппель с гайкой, к штуцеру, оборудованному правой резьбой. Пропановый рукав подключают к штуцеру, оборудованному левой резьбой.
   
5. Следующий этап – проверка герметичности разъемных соединений (газонепроницаемость). При наличии утечек нужно подтянуть гайки. Если проблема не устранена, значит, требуется замена уплотнительных прокладок.
   

Также перед началом эксплуатации оборудования обязательно проверяется исправность работы манометров и герметичность фиксации газовых редукторов.

Соотношение пропана и кислорода

Качественная резка металла газом требует правильной настройки соотношения пропана и кислорода подаваемого к соплу режущего инструмента.

Регулировку нужно выполнять согласно нормативным документам, в которых представлены специальные диаграммы и таблицы. Если такой литературы нет, стоит почитать инструкцию по эксплуатации от производителя, прилагаемую в комплект поставки оборудования.

Если вообще нет никакой технической документации, рекомендуется пользоваться следующей пропорцией – 1 часть пропана к 10 частям кислорода.

Сколько расходуется газа

Затраты газовой смеси зависят от формы разреза и толщины металлического изделия. При пайке либо наплавке металла затраты газа значительно меньше.

Таблица: Газокислородная резка – расход кислорода и пропана на 1 м3 реза в зависимости от толщины изделия

Как резать металл резаком – нюансы

Для качественного разрезания металлических заготовок при работе резаком необходимо соблюдать общие правила.

Инструмент ведут по линии реза плавно, сохраняя угол наклона 5-6º против его перемещения. Угол увеличивают при разрезании элементов металлических конструкций, толщина которых превышает 0,4 м.

Качество резки

Самое главное, что влияет на качество реза это умение специалиста выполнять процесс и исправность оборудования.

Качество реза характеризуется его шириной, минимальным отклонением от линии ведения, а также насколько поверхность кромок получилась грубой. Чем более глубокие борозды и чем их больше тем более грубый рез получился.

Борозды получаются из-за запаздывания горения металла на значительной глубине. Как правило, из-за попадания в струю кислорода других газов. Чем чище используемый для резки кислород тем меньше количество и глубина образующихся борозд и уже ширина реза.

Также во многом влияет и скорость реза. Если она будет слишком высокая, то будут не прорезанные участки. Если скорость наоборот слишком низкая, то в этом случае будет идти оплавление кромок изделия.

Данные по ширине реза в таблице ниже:

Важно обеспечивать перпендикулярность стенок реза. Отклонение от нее бывает из-за изменения наклона резака в процессе выполнения работы.

Допустимые величины отклонений приведены в таблице ниже.

Скорость при резке металла резаком

Эффективность работы газовым резаком также зависит от скорости резки. Определить правильность выбора данного параметра можно по образующимся искрам. Если они падают под углом около 90º, значит, скорость реза выбрана правильно.

Если искры значительно отклоняются в противоположную сторону линии реза, скорость резки нужно увеличить и соответственно при отклонении по режущей линии – уменьшить.

Негативная деформация

Каждый начинающий резчик интересуется, как не допустить коробления металлической поверхности разрезаемого изделия, работая газовым резаком.

Основные причины возникновения подобных деформаций:

• резкое охлаждение металла в зоне нагрева;
• низкая скорость перемещения режущего инструмента;
• неравномерное нагревание разрезаемого металла.

Для предупреждения перечисленных процессов, негативно влияющих на качество резки, металлические элементы перед разрезанием рекомендуется хорошо зафиксировать. Также необходимо использовать предварительный подогрев изделия (до 350-550 °С), выбрать оптимальные параметры для резки и правильную последовательность операций. Не применять чрезмерно мощный предварительный подогрев.

По возможности вести процесс на максимальной скорости с обеспечением полного прорезания заготовок. Чем выше скорость резки, тем меньше перегрев металла и как следствие меньше деформации.

Что касается последовательности, то при вырезании из большого листа нужно сначала вырезать  наиболее длинные участки, или по которым меньший припуск на дальнейшую обработку. Это обусловлено тем, что в начале рез идет при максимальной жесткости как вырезаемой заготовки, так и листа из которого ее вырезают.

Деформации при газовой резке металлов

Во время резки элементов металлических конструкций с помощью газового резака выделяется значительное количество тепловой энергии. Этот процесс способствует чрезмерному нагреванию кромок металлических изделий на участке среза. Из-за этого многие детали подвергаются деформации (короблению).

Степень деформации зависит от размеров и толщины обрабатываемого изделия. Больше всего такому процессу подвержены длинные узкие заготовки и тонкие листовые материалы. Соответственно после обрезки готовые изделия требуют дополнительной правки.

Чтобы минимизировать деформационный процесс металла, в конце и начале среза оставляют небольшие перемычки, и обрезают их после остывания изделия.

Обратный удар

Процедуру горения рабочего газа в обратную сторону направления струи принято называть обратным ударом. Значение скорости сгорания больше скоростного показателя истечения, пламя поступает в мундштук, баллон либо шланги.

В процессе газовой резки металлоконструкций обратный удар сопровождается хлопком, после которого возникают следующие процессы:

• затухает горелка, из мундштука выходит дым черного цвета;
• тухнет пламя горелки, при этом дыма нет;
• пламя продолжает гореть, но происходят дополнительные хлопки.

Важно: Второй случай является самым опасным – есть риск взрыва.

Меры предосторожности:

• услышав первый хлопок, сразу перекрываются вентили пропана, а затем и кислорода;
• проверяется давление баллонов;
• горелка тщательно очищается после охлаждения.

Также при возникновении сразу 2-3 хлопков, нужно проверить рукава, герметичность соединений.

Как правильно резать резаком чтобы не получить обратный удар

При возникновении в процессе газовой резки металлоконструкции обратного удара возможен разрыв баллона, редуктора, рукавов. При этом самое опасное – получение резчиком серьезных травм, ожогов, в т.ч. существует риск гибели.

Чтобы не допустить негативных последствий, нужно обязательно устанавливать на резак обратные клапана, предназначенные специально для кислорода и газов.

Важно: При эксплуатации газового оборудования нужно четко следовать требованиям безопасности во время его эксплуатации, в т.ч. работать исключительно в спецодежде, использовать средства защиты.

Меры предосторожности

Оборудование, предназначенное для газовой резки, является взрыво- и пожароопасным, требует в процессе эксплуатации соблюдения установленных требований безопасности и дополнительных мер предосторожности.

Рабочий участок должен иметь средства противопожарной безопасности, к которым относятся следующие:

• огнетушитель;
• пожарный щит со специальными инструментами;
• емкость с песком.

При выполнении работ резчик должен:

• одет в спецодежду для резчика (сварщика) – сварочную робу и краги;
• специальные защитные очки, в которые установлены стекла-светофильтры или сварочную маску хамелеон.

Не рекомендуется осуществлять резку металлических конструкций в спецовке, пошитой из синтетических и прочих легковоспламеняющихся тканевых материалов не предназначенной для выполнения огневых работ.

На предприятиях каждый резчик допускается к выполнению работ исключительно после сдачи соответствующей проверки знаний с выдачей удостоверения. Проверку знаний проводят специализированные организации имеющие соответствующие аккредитации.

Преимущества и недостатки

Газокислородная резка металла считается наиболее эффективной среди других технологий, а в некоторых случаях вообще незаменимой.

Преимущества:

• повышенная производительность в сравнении с механическими способами;
• получение качественных срезов с минимальными финансовыми затратами на обработку;
• резка достаточно толстых металлических конструкций;
• выполнение, как сквозных резов, так и на определенную глубину;

Также стоит отметить мобильность и автономность оборудования газовой резки, позволяющего выполнять работы на труднодоступных участках, к примеру, при ремонте судов и сложных промышленных конструкций.

Недостатки:

• существуют риски взрыва газовых баллонов, повышенная пожарная опасность;
• резчик должен иметь соответствующие знания и опыт для допуска к выполнению работ;
• существуют риски деформации разрезаемых металлических конструкций;
• Технология газовой резки предназначена для разных типов нелегированных углеродистых сталей. Не получится разрезать детали изготовленные из большинства цветных металлов, сплавов, а также легированных сталей к примеру нержавейку.
• при ручной резке не высокая точность реза.