Деформации при резке

Резка листовых закаливающихся сталей

Процесс газовой резки низколегированных конструкционных сталей не встречает никаких технологических трудностей, режимы их резки те же, что и для простой низкоуглеродистой стали. Однако в случаях, если в стали содержатся в повышенном количестве такие примеси, как хром или кремний, технологически процесс резки стали сильно осложняется зашлаковыванием кромок.

Газовая резка конструкционных сталей осложняется их склонностью к закалке, затрудняющей последующую механическую обработку кромок и в некоторых случаях приводящей к образованию трещин.

Предварительный подогрев конструкционной стали перед газовой резкой имеет практический смысл только при резке изделий малых размеров и изделий или заготовок, обладающих значительной массой и благодаря этому медленно остывающих. При сравнительно малой толщине листов (порядка 4—6 мм), целесообразно применять сопутствующий подогрев многопламенной горелкой.

Для сопутствующего подогрева, способствующего поднятию температур вблизи линии реза всего на несколько десятков градусов, можно использовать линейные и кольцевые многопламенные горелки. Линейные горелки применяют при прямолинейных резах, кольцевые — при вырезке фигурных деталей.

Однако в связи с тем, что сопутствующий подогрев связан с излишним расходом газов (расход ацетилена возрастает на 600—1000 л/ч), рекомендовать его следует только в случае выполнения резки исключительно ответственных изделий, когда недопустима закалка кромок.

Если кромки вырезаемого изделия должны подвергаться последующей механической обработке, а сопутствующий подогреве может быть применен из-за сравнительно большой толщины стали (свыше 6—8 мм),можно произвести отжиг или отпуск изделия в термической печи.

Точность газовой резки характеризуется соответствием размеров вырезанной детали заданным чертежным размерам и чистотой (степенью шероховатости) поверхности разрезанных кромок.

Возможны два основных случая газовой резки: резка как заготовительная операция и резка как операция изготовления деталей в окончательный размер без последующей механической обработки.

В качестве заготовительной операции газовую резку применяют: а) при подготовке деталей под сварку, б) при вырезке деталей под станочную обработку режущим инструментом или абразивами.

Как операцию изготовления деталей в окончательный размер без последующей механической обработки газовую резку применяют: а) при вырезке деталей, контуры которых не сопрягаются со смежными деталями.

Деформация листа и вырезаемой из него детали обусловлена значительной величиной внутренних напряжений, вызываемых местным и неравномерным по отношению ко всему листу нагревом при резаке. Как и при сварке, величина возникающих в металле напряжений определяется характером температурного поля, величиной температуры и градиента ее изменения в направлении линии реза и поперек нее, а также жесткостью разрезаемого листа стали.

Так как напряжения при резке в зоне, примыкающей к резу, всегда превышают предел текучести то пластическая деформация приводит к образованию остаточных деформаций и напряжений.

При резке сравнительно толстых листов стали основное внимание обычно уделяется деформациям, возникающим в плоскости листа, и прежде всего деформациям изгиба; при резке тонколистовой стали большую величину могут иметь и деформации из плоскости листа, т. е. коробление.

Большое разнообразие случаев резки не позволяет выработать общих мер борьбы с деформациями листа и вырезаемых из него деталей: вырезаемые детали имеют самую различную величину и форму; вырезают как в центральной части листа, так и вблизи от его краев; различны количество вырезаемых из листа деталей, толщина листа и т. д.

Опыт показывает, что при машинной резке разрезаемый лист из-за неравномерного нагрева и охлаждения в процессе резки деформируется и перемещается на опорах раскройного стола, тогда как копир, по которому деталь вырезают, будучи закрепленным на машине, остается неподвижным. В результате размеры изделия не соответствуют размерам, заданным чертежом. В связи с изложенным чертежные размеры соблюдаются более точно, если резчик независимо от происходящей деформации листа направляет резак строго по разметке, нанесенной на обрабатываемом листе стали.

Деформации отрезаемых полос пропорциональны квадрату их длины. Поэтому узкие и длинные полосы следует стремиться отрезать от более широких листов.

Ниже перечислены факторы, влияющие на величину деформации, и общие рекомендации по снижению величины остаточной деформации при газовой резке.

Состояние разрезаемого листа. Если поступивший на резку лист термообработан на высокую твердость, то его следует отжечь или отпустить, так как в противном случае остаточные напряжения закалки могут складываться с напряжениями, возникающими при резке, и приводить к значительной деформации или даже к возникновению в металле (в кромке реза) трещин (последнее наблюдается главным образом при вырезке сложных контуров из листов закаливающихся сталей или при жестком закреплении листов в процессе резки).

Теплофизические свойства металла. Чем ниже теплопроводность и выше коэффициент линейного расширения металла, тем в большей степени металл подвержен возникновению в нем значительных внутренних напряжений и остаточных деформаций.

Толщина разрезаемого листа и его размеры. Толщина металла с точки зрения равномерного по сечению листа выделения теплоты мало влияет на величину остаточной деформации. Однако на степень поворота листа на опорах раскройного стола под действием неравномерного нагрева при резке масса листа (его толщина и размеры) влияет существенно. Чем больше толщина и размеры обрабатываемого листа стали, чем больше его масса, тем в меньшей степени поворачивается лист на опорах, тем меньше искажаются размеры вырезаемой из листа детали.

Жесткость закрепления листа в процессе резки. Неравномерный нагрев и, как следствие, деформация листа при резке во многих случаях приводят к поворачиванию листа на опорах, что при машинной резке по копиру вызывает изменение размеров и формы вырезаемой детали. Поэтому возможно применение жесткого закрепления листа в процессе резки. Последнее, несмотря на значительное возрастание внутренних напряжений, существенно снижает величину остаточной деформации.

Равномерность нагрева. Чем равномернее нагрев листа и вырезаемой детали, тем меньше величина внутренних напряжений и вызываемой ими деформации. В значительной степени равномерность нагрева зависит от направления и последовательности резки. Так, например, при прямолинейной разделительной резке листа более равномерный нагрев и меньшая деформация имеют место в том случае, если процесс резки ведут от середины листа к краям или прерывисто с оставлением непрорезанных участков (перемычек), прорезаемых затем после охлаждения листа.

Наилучшим образом равномерный нагрев достигается при одновременной резке несколькими резаками (рис. 134). Во избежание деформации применяют метод резки, заключающийся в том, что между вырезаемыми деталями оставляют деформируемые полосы шириной 30—40 мм, идущие в отходы. При этом полосы, представляющие собой заготовки для дальнейших технологических операций, могут иметь любую требуемую ширину и не деформируются.

Величина обрезки. Часть металла, остающаяся после вырезки детали, называется обрезью. Значительно меньшая деформация вырезаемой детали достигается, если образуемая обрезь по всему контуру детали остается замкнутой и не имеет возможности свободно деформироваться. Для этого вырезку детали начинают не по прямой, а по петлеобразной кривой, образующей «замок» в обрези (рис. 135), или оставляют перемычки, перерезаемые после полного остывания листа.

Форма копира. Если известны характер и величина деформации вырезаемой детали, то для предупреждения искажения заданных размеров детали весьма эффективен так называемый обратный прогиб копира на величину ожидаемой деформации (стрелы прогиба). В этом случае размеры вырезаемой детали (в большинстве случаев полос) оказываются близкими к заданным.

Скорость резки. Чем больше скорость резки, тем меньше нагрев разрезаемого листа стали и тем меньше деформация.

Дата добавления: 2014-01-04