Taierea Cu Flacara De Gaze.docx

TAIEREA CU FLACARA DE GAZE 1.1 Generalitati Taierea cu flacara de gaze si oxigen a metalelor, fata de taierea mecanica, prezinta avantajul ca pot fi obtinute productivitati mult mai mari si suprafete taiate de calitate corespunzatoare celor taiate mecanic. Daca un metal este incalzit pana la temperatura de aprindere in oxigen el arde in jetul de oxigen dezvoltand o mare cantitate de caldura , mentinandu-se astfel arderea metalului; pe aceasta proprietate se bazeaza taierea metalelor cu flacara de gaze si oxigen .Acest proces da rezultate foarte bune, daca se produc intens oxizii metalului la temperaturi inferioare temperaturii de topire a metalului respectiv . Otelurile, in special cele cu continut redus de carbon, au aceasta proprietate , deoarece temperatura de topire este de peste 1480ºC, iar temperatura de aprindere in oxigen de circa 1100 ºC . Zgura care rezulta din ardere are o temperatura sub 1480ºC, astfel incat produsele de ardere pot fi usor eliminate, fara sa se produca topirea otelului . Oxizii care rezulta sunt foarte fluizi , astfel incat jetul de oxigen ii indeparteaza usor din rost , iar marginile taieturii rezulta foarte netede. Daca continutul de carbon din otel creste , atunci temperatura de topire scade , in schimb cea de ardere in oxigen creste , din care cauza taierea este mai dificila. Astfel daca continutul de carbon in otel este de circa 0,70%, atat temperatura de aprindere in oxigen , cat si cea de topire, devin aproape egale, de circa 1300ºC, ceea ce ingreuneaza procesul de taiere. La continuturi de carbon mai mari, temperatura de aprindere in oxigen creste , iar temperatura de topire scade; din aceasta cauza, otelurile cu continut mare de carbon si fontele nu pot fi taiate cu flacara decat daca se folosesc suplimentar fluxuri care sa fluidizeze oxizii formati si sa micsoreze temperatura de formare a acestora. De exemplu, la fonta cu 2,5% C , temperatura de topire sete de circa 1250ºC, iar cea de aprindere in oxigen de circa 1400ºC . Pentru taiere se folosesc suflaiuri speciale, cu care dupa ce flacara aduce metalul de taiat la temperatura de ardere in oxigen, se da drumul unui jet de oxigen, se da drumul unui jet de oxigen, care arde metalul. La otelurile cu continut redus de carbon sau slab aliate, cantitatea de caldura degajata prin ardere este de 5-10 ori mai mare decat caldura degajata de flacara de incalzire , ceeea ce are drept efect mentinerea continua a arderii, iar ca rezultat - taierea. Flacara totusi este mentinuta in continuare, pentru ca taierea sa se produca continuu, deoarece detenta oxigenului poate raci locul de taiere si intrerupe procesul.

Otelurile inalt aliate, fontele, metalele neferoase si aliajele lor , nu satisfac conditiile aratate pentru taierea otelului cu continut redus de carbon, deoarece temperaturile de aprindere in oxigen sunt superioare temperaturilor de topire. Metalele neferoase au si conductivitate termica mai mare, iar oxizii lor se formeaza la temperaturi de topire superioare temperaturilor de topire ale metalelor respective , din care cauza taieturile cu flacara de gaze si oxigen nu pot fi realizate in conditii de calitate corespunzatoare. Daca otelul, chiar cu continut de carbon redus contine elemente de aliere greu fuzibile, sau elemente care formeaza zguri greu fuzibile , de exemplu crom, molibden , siliciu, wolfram etc. , taierea devine forte dificila. In schimb, alte elemente , cum este de exemplu manganul, favorizeaza taierea , astfel incat otelurile manganoase cu 12-14% Mn se taie in conditii foarte bune , desi continutul de carbon din aceste oteluri depaseste 1%. Pentru taierea materialelor ce nu satisfac conditiile aratate , se folosesc fluxuri care fluidizeaza zgurile formate , in acest caz obtinandu-se taieturi, insa de calitateinferioara, cu rugozitati, astfel incat dupa taiere sunt necesare prelucrari mecanice.

1.2 Tehnologia taierii metalelor cu flacara de gaze si oxigen Pentru aducerea locului la inceput de taiere la temperatura de aprindere (ardere) intr-un timp cat mai scurt , se recomanda folosirea O2 flacarii oxidante cu un raport volumetric ------ = 1,2.1,4, adica a unei C2H2 flacari a carei temperatura este de 150. 200ºC mai mare decat a flacarii neutre , folosite la sudare. Pentru ca procesul de taiere sa se desfasoare continuu, flacara trebuie mentinuta pe intrega durata a operatiei de taiere. Mentinerea flacarii mai prezinta si avantajul ca nu permite ca zgura formata pe marginile taiate sa se solidifice; de asemenea, flacara ajuta si la fluidizarea si indepartarea tundarului de pe suprafetele pieselor de taiat. Se recomanda insa ca puterea flacarii in timpul operatiei de taiere sa fie micsorata, ceea ce prezinta avantajul obtinerii unor suprafete taiate de calitate superioara; totodata crestele superioare ale taieturilor nu sunt aduse la topire , ceea ce ar constitui defecte ale taieturilor. O putere mai redusa a flacarii conduce si la un consum mai mic de gaz combustibil.

Pentru taiere se va mentine distanta dintre bec si piesa de taiat la valorile date in tabelul 1 , iar pentru arzatoarele de gaze naturale , distanta se va mari cu 3-5 mm, fasa de cea pentru arzatoarele cu acetilena. Timpul de incalzire pana la temperatura de aprindere , respectiv pana la pornirea jetului de oxigen , este de 5 pna la 20 s pentru table de otel cu continut redus de carbon , cu grosimea de la 5 la 60 mm; la folosirea gazelor naturale , timpul de incalzire este mai mare cu 20-30% fata de timpul de incalzire cu flacara oxiacetilenica. Locul de incalzire pentru inceputul taierii trebuie perfect curatat inainte de incalzire ; in caz contrar , timpul de incalzire creste. Tab. 1 Caracteristicile arzatorului de taiere 5 - 25

Grosimea metalului de taiat , mm

25 - 50

50 - 100

100 - 200

200 - 300

Nr. becului exterior

1

1

1

2

2

Nr. becului interior

1

2

3

4

5

Distanta bec-piesa de sudat , mm

3-4

4-5

5-7

6-8

8-10

Consumul de acetilena , l/h

300-500

800-1000

1100-1250

1300

1300

Presiunea oxigenului , daN/cm²

2-4

4-6

6-8

8-10

12-14

Consumul de oxigen , l/h

280±290

4800±480 7200±1560

15600±1560

31200±3120

Latimea taieturii , mm

2-2,5

2,5-3,5

5-7

7-10

5-7

La inceputul taierii , becul se mentine perpendicular fata de tabla , numai in cazul cand se lucreaza cu viteze mai mari fata de cele recomandate , iar la aparitia striurilor de intarziere la partea inferioara pentru table de grosimi pana la 20 mm se recomanda inclinarea inainte a arzatorului cu 1525º . Puritatea oxigenului de taiere este foarte importanta , si de aceea se recomanda folosirea oxigenului de tip 99; calitatea taieturii se inrautateste si viteza de taiere scade la folosirea oxigenului tip 98 sau tip 97. Pe o adancime de 1,5-2 mm de la suprafata taiata, in metalul taiat, se formeaza o zona influentata termic cu graunti mariti. La taierea otelurilor cu continut marit de carbon, din cauza calirii se pot produce chiar fisuri.

Consumurile specifice de oxigen si acetilena , precum si regimurile de taiere recomandate pentru table de otel de diferite grosimi cu continut redus de carbon sunt date in tabelul 2. La taiere, in cazul cand regimurilor indicate nu sunt respectate , se pot forma defecte , ca: topirea crestelor superioare, striuri de intarziere la marginile inferioare , smulgeri de material, santuri etc. Tab. 2

Consumurile specifice de oxigen si acetilena si regimurile de taiere pentru otel cu continut redus de carbon Grosime Nr. becuri a tablei exterio interio de taiat, r r mm

Distanta Presiunea oxigenulu dintre i , daN/mm² bec si material , mm

Viteza de taiere

Consumu Consumu l de l de acetilena oxigen l/m

l/m

8-10

55-60

2-4

1

1

3

1,6-2

Cm/mi n 35

5 - 10

1

1

4

2-3

31

10-15

80-100

10 - 20

1

1

4

3-4

28

15-30

100-200

20 - 40

1

2

4-5

4-6

23

30-65

200-500

50 - 80

1

3

5-6

6-7

18

65-100

500-1500

80 -120

2

3

6-7

7-9

15

100-160

13002000

120-200

2

4

7-8

9-11

12

160-250

200-300

2

5

10-11

11-14

8

260-350

20004400 45008500

In locul acetilenei sau al gazelor naturale pot fi folosite si lichide combustibile, ca petrol lampant, benzina si benzen, in care caz sunt necesare suflaiuri, lichidul combustibil este evaporat si antrenat de oxigenul flacarii de incalzire. Locul de incepere a taierii si sensul de taiere sunt foarte importante pentru piesele taiate , in vederea prevenirii deformatiilor si obtinerii

dimensiunilor corecte ale pieselor taiate. In general, la inceputul taierii se taie partile cele mai subtiri , ce vor rezulta ca deseuri, pentru ca piesa sa fie cat mai mult mentinuta de catre partile mai solide ale placilor din care se decupeaza piesa. Astfel, o piesa circulara se va taia conform figurii a , adica se va taia intai partea subtire (hasurata), si apoi partile mari; la fel se executa taierea pieselor dreptunghiulare sau patrate (fig.b)

In cazul cand taierea se incepe din plinul tablei, in prealabil se executa cu burghiul o gaura cu diametrul de 10 mm. Gaurirea poate fi efectuata si prin ardere cu un arzator de taiere, asezat la o distanta de 45-7 mm de suprafata piesei. Dupa ce locul de gaurire a fost adus la temperatura de aprindere in oxigen , se da drumul oxigenului de taiere; concomitent se indeparteaza usor arzatorul si I se imprima o miscare inceata lateral, prin care se incepe perforarea, dupa care se apropie arzatorul la distanta necesara taierii si se incepe taierea conform figurii.

Arzatorul de taiere poate fi folosit si la prelucrarea pieselor cilindrice sau plane prin rabotare sau scobire. In acest caz, arzatorul este inclinat inainte in functie de grosimea necesara de scobit. Scobirea este folosita la indepartarea defectelor de pe suprafatele produselor turnate sau laminate .

Tablele subtiri si de grosime mijlocie pot fi taiate si in pachet; inainte de a fi stranse in pachet se planeaza pentru ca interstitiile dintre ele sa fie minime. Strangerea lor se face cu scoabe. Aceasta metoda de taiere este foarte productiva, deoarece se realizeaza economii mari de material si de timp de taiere. Procedeele de taiere sunt larg folosite , in special cu utilizarea gazelor naturale , care sunt ieftine; totodata se obtin taieri de calitate superioara.

1.3

Taierea la diferite temperaturi

Taierea metalelor cu grosime mare este avantajos sa fie executata dupa incalzire, in care caz vitezele de taiere obtinute sunt mai mari, iar consumul de gaz combustibil si oxigen pe unitatea de lungime taiata este mult mai redus. Este recomandabil ca taierea sa fie executata la temperaturi de 500-600°C , dar este posibil chiar si la temperaturi de peste 1000°C . In intreprinderile sidelurgice, taierea la temperaturi inalte este o operatie curenta, deoarece in procesul tehnologic semifabricatele sunt incalzite , astfel incat operatia de taiere poate fi inclusa pe fluxul de fabricatie cand materialul se afla in stare calda. In acest caz, operatiile de aducere si de rasturnarea a blocurilor, bramelor si taglelor sunt mecanizate si se dispune de masini de taiere corespunzatoare taierii la cald. Pentru taierea materialelor cu grosimea de 50.100 mm, vitezele de taiere la temperaturi de 1000°C sunt de peste 4 ori mai mari , fata de taierea la temperaturi obisnuite. In sidelurgie , gazele combustibile folosite pentru taiere sunt gazele naturale, gazul de iluminat si propanul care prezinta avantajul unor arderi lente. Reglarea flacarii si deci consumul de gaz este independent de temperatura materialului, insa tinand seama de vitezele mari de taiere care pot fi obtinute , rezulta importante economii de gaze. Rosturile care rezulta la taierea metalului cald sunt mai late cu circa 20% fata de taierea la rece ( 20°C ) . Marirea consumului de oxigen fata de consumul normal poate, de asemenea , mari viteza de taiere atat la temperaturi reduse cat si la temperaturi inalte.Se recomanda folosirea gazelor naturale , deoarece in acest caz distanta fata de piesa de taiat este mai mare si mersul taierii este mai bine observat. Pentru taierea metalelor cu grosimi peste 300 mm, in special pentru taieri la cald, este necesar ca suflaiurile sa fie prevazute si cu circulatie de apa. Taierea la cald , la fel ca si taierea la rece, este avantajos sa fie executata pe lungimi cat mai mari. Astfel, pentru taierea blocurilor cu

grosime de 200 mm, la lungimea de1 m, sunt necesari 3 m³ oxigen pentru o tona de otel taiat la temperatura de 20°C si numai1,2 m³ in cazul cand este incalzit la temperatura de 800°C; la taierea lungimilor de 6 m , la temperatura de 20°C sunt necesari 0,5 m³ oxigen pe tona de otel taiat , iar la temperatura de 800°C consumul este de numai 0,2 m³ pe tona de otel taiat. Rezultate bune se obtin cu suflaiurile cu amestec exterior al flacarii. Cele mai avantajoase sunt suflaiurile combinate , care folosesc la inceputul taierii becuri cu amestec in interiorul suflaiului , iar in timpul taierii becuri la care amestecul se produce la exterior.