Способ термической кислородной резки металла большой толщины

 

Использование: в кузнечно-прессовых, литейно-обрубных цехах для резки трубных заготовок. Сущность изобретения: трубную заготовку большой толщины вращают относительно резака, с угловой скоростью определяемой по выражению: о A n/d 1 х(п + 1), где А, п - постоянные коэффициенты; А 1500 Кк..Ю ;Км.:Кт. где Кк 0,65 - 1,2. Кч - (100-е) .где ечистота кислорода, %; Кт (1 + 2 Тм ) 1-1,5 (б 10 3)2, где Тм - температура нагрева металла перед резкой, °С; д - толщина разрезаемого металла,(до 800 мм), мм; Км 1-0,75 для проката, 0,85-0,50 для литья; d - наружный диаметр заготовки, мм. Перед окончанием резки увеличивают скорость резки.5 ил.

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51>s В 23 К 7/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

An Г.2(п+1 -1 п+1 (и

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4752375/08 (22) 24.10,89 (46) 07.02.93, Бюл. ¹ 5 (71) Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения (72) М.Я.Бровман, И,Г.Финкельштейн и Ю.НЛысенко (56) Антонов И.А. Газопламенная обработка металлов. М,: Машиностроение, 1976, с. 75. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛА БОЛЬШОЙ ТОЛЩИНЫ (57) Использование: в кузнечно-прессовых, литейно-обрубных цехах для резки трубных

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в кузнечнопрессовых и литейно-обрубных цехах для обеспечения резки трубных заготовок. . Известен способ термической кислородной резки, предусматривающий вращение трубной заготовки относительно инструмента-резака. установленного на тележке. Однако, этот способ ил1еет низкую производительность.

Ближайшим аналогом данного способа является способ, по которому осуществляют резку трубной заготовки на предельно допустимой скорости, определенной для каждого металла или сплава рас loTllblM путем в функции температуры и толщины разрезаемого слоя, нри относительном перемещении резака и заготовки с увеличением скорости перед окончаниел1 резки, Однако

».Ы2 1792815 А1 заготовок, Сущность изобретения: трубную заготовку большой толщины вращают относительно резака, с угловой скоростью определяел1ой по выражению: в= А и/d" 12х х (и + 1)/и)", где А, и — постоя н н ы е коэффициенты; А = 1500 К К К, где Кк=0,65 - 1,2, Кч - 1/ 2 (100 — я), где ечистота кислоРода, ; Кт = (1 + 2 Тл 10 3) (1-1,5 (д 10 3) ), где Тл — температура нагрева металла перед резкой, С; д — толщина разрезаемого металла,(до 800 мм). мм; К =1-0,75 для проката, 0,85-0,50 для литья; d— наружный диаметр заготовки, мм. Перед окончанием резки увеличивают скорость резки. 5 ил, применение этого способа не обеспечивает высокой производительности при резке трубных, полых толстостенных заготовок.

Описанный способ имеет целью обеспечить резку трубных за1 отовок с одновременным повышением производительности и уменьшением потерь л|еталла.

Указанная цель достигает:я за счет того, что заготовку вращают с оптимальной угловой скорости, определяемой по следующей зависимости: где А, и — постоянные коэффициенты;

А = 1500 Кк Кч Км Кт, 1792815 где Кк — коэффициент. определяемый требованиями к качеству поверхности реза, pGBный Кк = 0,65-1,2;

Кч— коэффициент чистоты используемого кислорода, ( я — чистота кислорода в процентах;

К« — коэффициент, характеризующий химический состав металла, равный для литья 0,85-50 и для проката 0,75-1,0;

K. — (1 + 21.М10 з) (1 - 1,5 (д 10 p)— коэффициент температуры, где Т вЂ” температура нагрева металла, ОС, д — толщина разоезаамого металла (до

800 мм); и = 0;4;

d — наружный,г„:.:«аметр =:. «отовк:;, мм.

На фиг. 1 показана схе:а термической резки трубной заготовки; на фиг. 2 — графики скоростей; на фиг, 3 показана схема or«ределения точки в сечении заготовки, ограничивающей скорости резки и вращения: на фиг. 4 — вариант, соответствующий резке тонкостенной заготовки; на фиг. 5—

«о график функции (и), где го — радиус точки сечения, ограничивающий допустимую скорость вращения заготовки, Одновременно введены обозначения заготовки 1, расположенной на приводных роликах 2 и 3, подвергаемой резке инструментом — резаком 4, Пооперационное описание способа.

Первая операция состоит в том, что трубную заготовку укладывают на ролики 2 и 3 для кузнечных стальных заготовок при температуре 800-900 С.

Вторая операция заключается в подводе к заготовке 1 резака 4, включении подачи нагревающего газа, кислорода и пробивки отверстия по радиусу — к центру заготовки, точке О (фиг.1).

Третья операция состоит в реализации вращения заготовки 1 на роликах 2 и 3 с угловой скорость«о м, определяемой оптимальной скоростью резки. Если, как показано на фиг. 2, скорость движения заготовки v всюду меньше оптимально допустимой скорости vo.т.е, v < чо, то процесс резки возможен, но производительность процесса будет занижена, На фиг. 2 распределение скоростей по сечению заготовки в процессе ее вращения v(r} показано сплошной линией, а допустимой предельной скорости вращения чо(г) — пунктирной линией, При увеличении скорости вращения от положения, показанного на фиг. 2, будет достигнуто соотношение скоростей, соответствующее положению, представленному на фиг.3, где графики v(r) и v0(r) соприкаса«отся в некоторой точке С с координатой г, (это расстояние от центра заготовки), Если эта точка расположена внутри сечения трубd1 ной заготовки, т.е, ro > —, где d1 — внутренний диаметр заготовки, то именно она определяет выбор оптимальной скорости резки, и скорость вращения должна соответствовать формуле

v(ro) = О го = vo(ro}

Оптимальная скорость резки может быть выбрана по формуле

v„=A д", (2) 20 где д — толщина разрезаемого металла, А, n — постоянные; при этом А= 1500 Ккх хКЧ К KT, и для сталей равно 0,4; коэффициенты Кк, Кч, Км и Ктхарактеризу«от требования к чистоте поверхности реза, чистоту

25 кислорода, состав металла и темпера уру его перед резкой.

Для точки С, расположенной (фиг,3) внутри сечения, толщина

30 — «о (3) ИГО -А 2 ro

Оптимальным является выбор угловой скорости по зависимости (1), в которую фак35 тически входит не полная толщина трубной

d — d1 заготовки, равная (2 ), а меньшая ее величина, определенная по формуле (3), что и обеспечивает увеличение производительности обработки.

Если при поступательном движении заготовки относительно резака скорость резки определяется максимальной толщиной заготовки, то при вращении толстостенной

45 трубной заготовки и расположении резака 4 у ее наружной поверхности, толщина разрезаемого слоя д = 0,5 d-r возрастает по мере убывания r от 0,5 d до 0,5 б1 (см.фиг.3), но и скорость движения убывает по мере уменьшения радиуса r. Поэтому для толстостенной заготовки непрорезание металла произойдет не у внутренней поверхности заготовки, а на участке, расположенном внутри сечения, как показано пунктиром на

55 фиг.1.

Подставив в (1) выражение для чо согласно (2) и д согласно (3}, получим

1792815

Приравняв в точке С (фиг.3) функции v(ro) и чо(г,), а также их производные д (o) и

dv д г

d vo (ro), определяем величину дг

d г 2тп Ч-1Т (4) и угловую скорость

An и 2(п Ч-1} )и+

go+1 L n д1 1

d и+1 (6) то заготовка является толстостенной и следует выбирать угловую скорость по формуле (5), При и = 0,4 это будет иметь место, если

< 0,71.

Выбор угловой скорости по формуле (5) при реализации третьей операции является оптимальным, поскольку он обеспечивает максимально возможну o скорость без превышения е}о предельно допустимой величины (для данного металла, сплава, при известной чистоте кислорода и качестве поверхности).

Если уменьшить угловую скорость ниже величины, определенной (5), то скороСть движения будет всюду по сечению меньше допускаемой и производительность процесса будет занижена, Если же скорость выше величины, определенной выражением (5), то в части сечения скорость резки превысит допустимую величину и процесс становится

Исследование показывает, что вторая д vo

2 производная > О, т.е. кривая чо(г) д г является вогнутой и расположена именно так, как показано пунктиром на фиг. 2,3 и 4. д1

Если ro < 2 и точка С расположена вне сечения заготовки, как показано на фиг.

4, где С расположена левее, чем точка В на внутренней поверхности заготовки, то только в этом случае, т.е. для тонкостенд — d1 ных трубных заготовок d =

2 и

А2 и+1 .и —... и линии ч(г), ч,(г) не cod1(д — д1) прикасаются, а пересекаются (в точке В, фиг,4);

Если же ro > 0,5 d1 или ненадежным, возможны случаи непрореэания металла, Следует также отметить, что заниженная скорость приводит к увеличению шири5 ны прорези, т.е. "размыву" металла и его . потерям. Увеличение скорости до предельно допустимой обеспечивает снижение потерь металла.

После завершения полного оборота за10 готовки 1 осуществляют четвертую операцию, выключают резак 4, удаляют кольцо, отрезанное от заготовки, а потом и саму заготовку, Приведем конкретный пример реализа15 ции способа при резке трубной заготовки иэ углеродистой стали (45) наружным диаметром d = 2000 мм и внутренним d1 = 1000 мм.

Температура резки Т = 850 С в начале резки и 750 С в конце резки, 20 Осуществляем процесс при подогреве природным газом и кислорода при давлении

6 ат. Примем Кт = 0,825;

K÷ — —.-т 0,5; при чистоте г {100 -98) кислорода = 980 ;

Км =0,8;

Кт = (1 + 2 800 10 )(1 - 1,5 (500 10 Д = 2,6х

30 х(1 - 0,375) = 1,62; (п р«средней температуре Т =800 С);

К л = 0,80;

А = 1500 0,825 0,5 0,8 1,62 = 800 мм1.4/мин.

При n = 0,4 принимаем угловую скорость

35 вращения трубной заготовки

An p 2 n-t- qn+ i 000 . 0,4

gn+1 L и 3 (2000)1,4

2 1,4 1,4 х (04 ) 0 11 мин время полного оборота и осуществления процесса резки составит

2Л 628 г — — — 57 мин, 0,11 в то время, как при использовании способа, указанного в прототипе и д—

CI — 61

2 мм, vo = А 500 о 4 =: 800 500 = 66 MM/Mèí;

55 cu — . — 2 = 0066 мин, r= 95

2Vo 2 66 -1 мин, что значительно выше.

Использование данного способа обеспечивает повышение производительности в

1,5-1,7 раз.

1792815

Формула изобретения

Способ термической кислородной резки металла большой толщины, при котором осуществляют относительное перемещение резака и разрезаемой заготовки, а перед окончанием резки увеличивают скорость резки, отличающийся тем, что, с целью обеспечения резки трубных заготовок с одновременным повышением производительности и уменьшения потерь металла, заготовку вращают с оптимальной угловой скоростью, определяемой по зависимости

An 2(п+1 }qn+i п+1 L n .) где А, и — постоянные коэффициенты;

А = 1500 К» Кц Км Кт, где K» = 0,65-1,2; Ч

1, где е-чистота кислорода О}

Кт = (1 + 2Тц 10 jf1 - 1,5(д 10 ) ), где TM-температура нагрева металла перед резкои оС д — толщина разрезаемого металла (до

800 мм);

К = 1-0,75 для проката;

0,85-0,50 для литья;

n = 0,4;

d — наружный диаметр заготовки, мм.

1792815

end, o5d

P оЯ ОР об ur. Ã

Составитель М, Бровман

Техред М, Моргентал

Редактор С. Кулакова

Корректор И. Муска

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 474 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5