Припуски на механическую обработку после газовой резки, мм

Ручная резка по направляющим приспособлениям и полуавтоматическая
Длина реза, мм	Толщина детали, мм
5—24	25—60	61—100	101—160	161-250	251—300
20—160 161—250 251—400	4—5 4—5 4—5	5—7 5—7 5—7	6—8 6—8 6—8	7—10 7—10 7—10	10—12 10—12 10—12	10—15 10—15 10—15
401—630 631—1000 1001—1600	4—5 4—5 4—5	5—7 5—7 5—7	6—8 6—8 6—8	7—10 7—10 7—10	10—12 10—12 10—12	10—15 10—15 10—15
1601—2500 2501—4000 4001—5000 5001 и более	4—5 4—5 6—10 6—10	5—7 5—7 7—10 7—10	6—8 6—8 8—14 8—14	7—10 7—10 10—15 10—15	10—12 10—12 12—15 12—15	10—15 10—15 12—15 15—20
Автоматическая резка
20—160 161—250 251—400	3—4 3—4 3—4	5—6 5—6 5—6	6—8 6—8 6—8	8—10 8—10 8—10	10—12 10—12 10—12	10—15 10—15 10—15
401—630 631—1000 1000—1600	3—4 3—4 3—4	5—6 5—6 5—6	6—8 6—8 6—8	8—10 8—10 8—10	10—12 10—12 10—12	10—15 10—15 10—15
1601—2500 2501—4000 4001—5000 5001 и более	3—4 3—4 6—10 6—10	5—6 5—6 8—10 8—10	6—8 6—8 10—12 10—12	8—10 8—10 10—15 10—15	10—12 10—12 10—15 10—15	10—15 10—15 15—20 15—20

Применение для резки различных природных газов позволяет значительно экономить дорогостоящий и дефицитный ацетилен. Скорость резки природными газами примерно на 15—20 % ниже скорости ацетилено-кислородной 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 заключается в том, что отдельные листы складываются пакетом (стопой), сжимаются струбциной или пневмозажимом до выбора зазоров между ними и прихватываются сваркой по торцам. Общая толщина пакета должна соответствовать 50—96 мм в зависимости от толщины листов. Полученный пакет листов обрезается по 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 Al₂O₃ (t_пл = 2050 °С), при резке легированной стали — пленка окисла Сг₂О₃ (t_пл = 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 тугоплавкой пленки окислов и перевода их в шлаки. Процесс резки протекает с нормальной скоростью, а 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 монтаж­ных 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. В качестве примера на рис. 1.13 приведена стационарная копи­ровальная машина АСП-1. Основой машины АСП-1 является стол 1, на котором установлен шаблон 10, соответствующий по форме и размерам вырезаемой детали 11. Ведущая головка машины снаб­жена магнитной катушкой 8, внутри которой вращается магнитный палец диаметром 12 мм, приводимый во вращение от электродвига­теля 7 через систему зубчатых колес передаточного механизма, заключенного в корпусе ведущей головки. Движение магнитного пальца по плоскости стола повторяется резаком 3, укрепленным на суппорте второго пальца штанги 5. Штанга при помощи двух продольных кареток 2, 9 и поперечной 6 может перемещаться в любом направлении относительно положения шаблона 10 на столе 1. Ведущие и опорные ролики кареток и штанги снабжены шарикоподшипниками для максимального снижения сил трения в узлах. Для управления работой машины имеется щиток 4, 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.

Рис. 1.13. Схема стационарной копировальной машины

Широкое применение получает резка с помощью луча лазера. Высокая плотность потока (10⁵…10⁶ Вт/см²) обеспечивает настолько быстрый нагрев металла, что процесс резки начинается практически сразу после пуска лазерного луча (независимо от теплофизических свойств металла). Наиболее часто лазерную резку используют применительно к тонколистовым материалам, чувствительным к перегреву, таким, как высоколегированные высокопрочные сплавы железа, алюминия, титана и никеля, а также для раскроя неметаллических материалов — пластмасс, дерева, ткани, кожи, стекла, резины. Этот процесс характеризуется высокими скоростями резки (до 6...10 м/мин) при малой ширине реза.

1.9. ГИБКА ЗАГОТОВОК И ДЕТАЛЕЙ

Технические требования.Для гибки заготовки деталей из проката необходимо создание местных пластических деформаций при напряжениях, не превы­шающих предела текучести. Допускаемое остаточное относитель­ное удлинение при холодной гибке заготовок, например из стали СтЗ, должно составлять не более 2 %. Заготовки из проката гнут в холодном или горячем состоянии. Для сохранения пластических свойств металла гибка по кривой (вальцовка) в холодном состоя­нии для низкоуглеродистых и низколегированных сталей допу­скается при отношении радиуса изгиба к толщине металла, рав­ном 25. При меньшем отношении вальцовку следует проводить в горячем состоянии.

Гибка листового проката.Гнутые профили из листового проката значительно экономичнее проката, и их широко применяют в сварных конструкциях. Эти профили обычно выпускают металлургические заводы, однако небольшие партии нестандартных профилей нередко изготовляют на кромкогибочных станках и прес­сах. Гибочные прессы более производительны и позволяют за одну операцию гнуть заготовку длиной 5—6 м при толщине листа более 12 мм. Применение гибочных прессов целесообразно в усло­виях изготовления разнообразной номенклатуры с использованием сменных штампов.

Гофрирование повышает жесткость листов. Однако его предпочтительно производить вытяжкой (рис. 1.14, б), а не гибкой (рис. 1.14, а), чтобы поперечные кромки листов оставались плоскими.

Рис. 1.14. Гофрированные листы

Усилия гибки при выборе пресса определяются по следующим формулам:

свободная гибка проката

;

гибка листового проката с прижимом

;

угловая гибка листового проката с калибровкой

,

где — усилие прижима, Н; В — ширина заготовки, мм; s — толщина за­готовки, мм; — расстояние между опорами пресса, мм; п — коэффициент, характеризующий влияние упрочнения, равный 1,6—1,8; р — давление кали­бровки, Па, при s < 10 мм р = 60 ... 80 МПа; F — площадь калибруемой за­готовки (под пуансоном), мм²; — коэффициент, зависящий от отношения , равный 0,07—0,2.

Гибку профильного проката вы­полняют на универсальных ролико­вых машинах и правильно-гибочных прессах. Рабочим инструментом являются ролики, имеющие фасон­ный ручей в соответствии с профилем и размерами поперечного сечения заготовки. Обычно ролики сменные, а в машинах средних и больших размеров — сборной конструкции.

Профильные заготовки можно сгибать в виде замкнутых колец, дугообразных элементов, по спирали и переменной кри­визне. В основном гибку выполняют в холодном состоянии, и только для крупных профилей применяют местный индук­ционный нагрев током высокой частоты (ТВЧ).

В универсальных машинах для крупных заготовок загибочные ролики располагаются по симметричной схеме, требующей предва­рительной подгибки концов заготовки на прессе в штампе. При крупносерийном производстве кольцевых заготовок целесообразно производить подгибку концов после гибки, используя для этой цели штампы с клиновым механизмом. Этот штамп позволяет при под­гибке концов располагать согнутую кольцевую заготовку в гори­зонтальном положении.

В универсальных машинах малого размера ролики размещают по асимметричной схеме (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Схема расположения роликов в асимметричной роликовой машине:

1 — гибочные ролики; 2 — направляющие ролики; 3 — индуктор; 4 — уголок

Преимущество таких машин заключается в том, что в процессе гибки длинный задний конец заготовки не поднимается с рольганга.

Для гибки профильного проката применяется и другой вид машин с наклонным расположением роликов. Рабочие ролики имеют коническую форму и являются универсальными (рис. 1.16). Имеются направляющие ролики с целью уменьшения побочных деформаций. Холодная гибка швеллеров, двутав­ров и другого проката возможна также и на горизонтальном правильно-гибочном прессе кулачкового типа.

Рис. 1.16. Гибочные ролики для машин с наклонно расположенными роликами:

а — гибка уголка полкой наружу; б — гибка уголка полкой внутрь;

1 — уго­лок; 2 — гибочные конические ролики

Гибка стальных труб. При холодной гибке стальных труб наименьший радиус гибки по оси трубы принимается не меньше 3D, где D — диаметр трубы. В индивидуальном и мелкосерийном производстве трубы гнут вручную или на трубогибочных станках.

Успешно применяют для гибки труб диаметром до 550 мм и толщиной стенки до 25 мм и наименьшим радиусом изгиба 1,5D трубогибочные машины с местным индукционным нагревом ТВЧ. Схема такой конструкции показана на рис. 1.17.

Рис. 1.17. Принципиальная схе­ма трубогибочной машины

Гибку ведут между пятью роликами, из которых ролики 1,2,4 являются гибоч­ными, а 3 и 5 — направляющими. Трубы подают толкателем или клещами. Нагрев трубы происходит непрерывно в процессе гибки путем перемещения ее сквозь кольцевой индуктор 6. Последний совмещен с охлаждающим устройством, которое после прохожде­ния участка трубы через индуктор сразу же его охлаждает водой. Таким образом, нагретым до температуры 800—1200 °С является узкий участок трубы, на котором и протекают деформации изгиба. Соседние холодные участки трубы, имеющие значительно большую прочность, оказывают поддерживающее действие деформирую­щемуся участку, благодаря чему не нарушается форма попереч­ного сечения трубы.

Гибка цилиндрических обечаек выполняется на трех- и четы­рехвалковых вальцах с различным взаимным расположением валков и способом регулировки.

Широко распространенными являются трехвалковые симме­тричные вальцы горизонтального типа, характеризующиеся сим­метричным расположением боковых приводных валков по отно­шению к среднему, перемещающемуся по высоте, благодаря чему заготовка изгибается на начальном участке (рис. 1.18, а). Пере­мещение среднего валка в зависимости от радиуса кривизны R ориентировочно можно определить по формуле

.

Рис. 1.18. Схема положения валков в листогибочных машинах

В холодном состоянии вальцуют листы толщиной до 50 мм. При гибке на трехвалковых вальцах кромки листа в месте стыка остаются прямыми шириной 150—200 мм, в четырехвалковых вальцах от s до 2s в зависимости от длины загибаемой кромки, где s —толщина листа. Для подгибки концов заготовки непосред­ственно на листогибочных вальцах используют трехвалковые асимметричные и четырехвалковые вальцы. В асимметричных трехвалковых вальцах передний боковой валок расположен с ма­лым смещением вперед по отношению к среднему валку и началь­ный изгиб заготовки производится перемещением под углом к вер­тикали заднего валка (рис. 1.18, б). Это дает возможность согнуть конец листа почти полностью, так как расстояние, на котором может быть подведена задняя кромка заготовки к среднему валку, незначительно. Однако из-за больших усилий на валках асим­метричные листогибочные вальцы выпускаются только малого и среднего размеров для гибки заготовок толщиной до 30 мм и ши­риной до 4—5 м.

Для гибки толстых листов применяют вальцы четырехвалко­вые (рис.1.18,в). Здесь боковые валки расставлены шире и под средним валком поставлен дополнительный нижний. Регулируется по высоте положение боковых валков, которые перемещаются наклонно к вертикали. Перемещение валков определяется по фор­муле

; .

При гибке обечаек на четырехвалковых вальцах заготовку за­водят в валки до упора в противоположный боковой валок (рис. 1.19, а).

Рис. 1.19. Последовательность гибки обечайки на четырехвалковой машине

Перемещением вверх нижнего валка заготовка зажи­мается между средним и нижним валками. Затем заготовка изги­бается на узком участке перемещением бокового валка (вид б). Включением валков конец заготовки сгибается до самой кромки на конечный радиус (вид в). После этого валки устанавливаются по симметричной схеме и сгибается средний участок заготовки на промежуточный радиус (вид г). Подгибка второго конца заготовки происходит так же, как и первого. Затем за один-два пропуска заготовка сгибается на среднем участке на окончательный радиус (виды д, е). Количество пропусков зависит от серийности выпуска заготовки и квалификации вальцовщика. При большой серийности и опытном вальцовщике переходы подгибки концов и гибку сред­него участка заготовки можно сразу выполнять на конечный радиус.

Подают заготовку в зазор между раздвинутыми валками вруч­ную, при помощи крана либо с помощью задающего рольганга или тележки с обязательной проверкой на параллельность оси валка и кромки листа.

На трехвалковых асимметричных вальцах вначале подгибают заднюю кромку заготовки. Затем заготовка выдается из вальцов, повертывается в горизонтальной плоскости на 180° и снова заво­дится в вальцы вперед согнутой кромкой. Подгибают вторую кромку и далее гнут средний участок заготовки.

Для трехвалковых симме­тричных вальцов заготовки обычно поступают с предварительно подогнутыми кромками на другом оборудова­нии. Для подгибки кромок заготовки применяют кромкогибочный пресс (рис. 1.20, а) или подгибают на самих вальцах с примене­нием подкладного листа (вид б). Подкладной лист 1 толщиной, превышающей в 2—3 раза толщину заготовки, сгибают предва­рительно на заданный радиус обечайки с учетом пружинения согнутой заготовки; затем устанавливают между валками и на него кромкой кладут заготовку 2. Средний валок опускают так, чтобы прижать заготовку к подкладному листу и создать неболь­шой упругий прогиб подкладного листа. Затем вращением валков подгибают кромку. Также подгибают и другую кромку заготовки. С подкладным листом можно подгибать листы толщиной до 16 мм.

Использование двухвалковых гибочных вальцов с эластичным полиуретановым покрытием нижнего валка (рис. 1.21) устраняет необходимость дополнительной операции подгибки кромок при вальцовке обечаек из листов толщиной до 6 мм. Упругое покрытие обжимает листовую заготовку вокруг жесткого верхнего валка и обеспечивает равномерный изгиб по всей длине.

Рис. 1.20. Схемы подгибки кромок под вальцовку	Рис. 1.21. Гибка листа в двухвалковых вальцах

Заготовку для цилиндрических обечаек выполняют строго пря­моугольной, заданной длины и с разделанными кромками под сварку.

Длину развертки цилиндрической обечайки определяют по фор­муле

,

где k — коэффициент, учитывающий растяжение заготовки при вальцовке, равный 0,98; D — диаметр обечайки по нейтральному слою в мм; п — количество сварных стыков: при D < 800 п = 1; при D > 800 до 1500 п = 2; A — припуск на длину профиля, необходимый для сварки одного стыка; обычно принимают A = 15... 30 мм.

Положение нейтральной линии зависит от толщины металла и радиуса гиба R. При изготовлении обечаек положение нейтраль­ной линии определяется величиной Xs, где Х —опытный коэф­фициент, не зависящий от качества металла, который принимают при R/s = 1 ...10 равным 0,37 ... 0,5.

Горячая вальцовка цилиндрических обечаек из толстолистового проката трудоемка и небезопасна. Целесообразнее обечайки изготовлять из двух полуцилиндров, штампованных на гидравли­ческих прессах. Эта технология более производительна, стоимость изделия ниже, чем при вальцовке. Штампованные полуцилиндры получаются более точные и после сварки не нуждаются в калиб­ровке.