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

В соответствии с этим принято рассматривать макроточность, связанную с тепловой деформацией и с искажением размеров детали до нескольких миллиметров, иногда до 10 мм и более, и микроточ­ность, измеряемую в десятых, сотых и тысячных долях миллиметра (микрометрах), определяемую режимом резки, характером истече­ния кислородной струи и точностью копирования.

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 (в зависимости от предпола­гаемого процесса сварки припуск 0,5 — 3,5 мм); б) при вырезке деталей под станочную обработку режущим инструментом или абра­зивами (в зависимости от вида предполагаемой обработки припуск

1,5— 5,5 мм); в) при отрезке прибылей стального литья, подлежащего ковке или прокатке (припуск более 5 мм).

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

ными деталями, например внешняя окружность фланцев, основания опорных лап и т. и. (припуск до 5,5 мм); б) при вырезке деталей, сопрягаемых с другими деталями с помощью сварки, клепки или болтового соединения внахлестку (припуск 1,5—2,5 мм); в) при вырезке сопряженных деталей повышенной точности. Примером мо­гут служить шестерни и звездочки тихоходных передач или ручных приводов, зубчатые колеса храповиков, кулачки механизмов гру­бого переключения, кулисы и т. п. (припуск 0,5—1,5 мм).

Деформация листа и вырезаемой из него детали обусловлена значительной величиной внутренних напряжений, вызываемых мест­ным и неравномерным по отношению ко всему листу нагревом при резке. 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 (для низкоуглеродистой стали сгт = 24 кгс/мм2), 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, г. 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.

На рис. 130 представлена зависимость кривизны отрезаемой полосы от ее ширины после полного охлаждения металла для слу­чаев, когда полоса отрезается от листа одним резом (штриховая линия) и двумя последовательными резами (семейство сплошных кривых).

Из приведенных на рис. 130, а зависимостей с = / (h) следует, что с увеличением ширины отрезаемой полосы как при одном резе, так и при двух последовательных резах кривизна полосы умень­шается. Однако эта зависимость справедлива лишь для полос

шириной не менее 100 мм; при меньшей ширине полосы зависимость иная. При отрезке полосы одним резом кривизна ее больше, чем при двух последовательных резах. При отрезке полосы двумя после­довательными резами кривизна полосы зависит также от ширины листа II, от которого ее отрезают: чем больше щиріша исходного листа стали, тем меньше кривизна отрезаемой от него полосы. Пользуясь графиком (рис.

130,а), стрелу прогиба отрезаемых от листа (рис. 130, б) полос можно определить по формуле

сР

полос можно также определить по номограмме (рис. 131) Пользуясь номограммой, необходимо иметь в виду, что на вертикальной шкале слева отложена ширина полос, отрезаемых одним резом, а на шкале [10]

справа — ширина полос, отрезаемых двумя последовательными ре - зам и; каждая из вертикальных линий правой части номограммы соответствует определенной ширине исходного листа стали; на го­ризонтальной шкале номограммы отложена длина отрезаемых полос. Наклонные прямые характеризуют значения стрел прогибов отре­заемых полос стали.

Приведенная номограмма позволяет количественно определить деформации полос прямолинейного очертания при постоянстве их ширины по длине; пользуясь графиками рис. 130, можно количе­ственно определить также и деформации деталей с прямолинейными кромками, но с переменной по длине шириной. Если принять, что изменение кривизны детали соответствует изменению ее ширины, то можно построить эпюру изменения кривизны с по длине детали. Для этого необходимо знать изменение ширины детали по ее длине и то, как ее вырезают из листа — одним или'двумя последователь­ными резами.

В случае вырезки детали переменной ширины из листа одним резом (т. е. практически, в случае отрезки от листа полосы пере­менной ширины) следует пользоваться зависимостью с = / (h), изо­браженной на рис. 130, а штриховой линией. В случае же вырезки детали переменной ширины двумя последовательными резами не­обходимо знать изменение ширины детали и ширину листа, из кото­рого деталь вырезается. Установив ширину листа Я, кривизну с по длине / детали определяют по семейству сплошных кривых на рис. 130, а и б.

Зная изменение кривизны с, по длине / детали (рис. 132) можно определить прогиб вырезанной детали в любом поперечном сечении, так как согласно законам строительной механики прогиб рассмат­риваемого сечения определяют через изгибающий момент от фик­тивной распределенной нагрузки, характер распределения которой аналогичен кривизне вырезанной детали. Для случая простой, пря­молинейной отрезки полос остаточная деформация полосы (т. е. ве­личина Продольного укорочения Ац т) и кривизна с могут быть определены также аналитически:

Ац. т = - Ї.4 • Ю-« Ц*; Дцт= 1,765 • 10-^; (12)

е=-7,4.10-0^7; c=i,765.10-^„.p-^, (13)

где <7п. р— погонная энергия резки, Дж/см (кал/см); F — площадь поперечного сечения полосы (/іб), см2, г'—расстояние от кромки реза до центра тяжести сечения полосы, равное M),5/i, см; J — момент инерции сечения отрезаемой полосы, см4

Входящая в формулы (12), (13) погонная энергия резки q яв­ляется в некоторой степени условной величиной, так как учитывает и теплоту подогревающего пламени, и теплоту окисления (горе­ния) железа. Однако, поскольку горение железа при резке — основ­ной источник теплоты, выделяемой в равной степени — в верхних»

средних и нижних слоях металла, то приближенно можно принять, что деформации, вызываемые резкой, не зависят от толщины разре­заемого металла. Высказанное положение хорошо иллюстрируется рис. 133. Нетрудно видеть, что кривые Ацт=/(/і) для случая резки стали толщиной 1 и 3 см, имея одинаковый характер, про­ходят почти рядом с весьма незначительным различием по величине Ацт для обеих толщин стали.

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. Примером такого металла может служить хромоникелевая сталь с коэффициентом теплопроводности А =16,7 Вт/(м • К) (0,04 ка^і/см-с • °С) и коэф­фициентом линейного расширения а = 17-Ю, остаточная дефор­мация которой как при сварке, так и при резке в несколько раз превышает деформацию низкоуглеродистой стали.

Толщина разрезаемого листа и его размеры. Толщина металла с точки зрения равномерного по сечению листа выделения теплоты 9-

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, если деталь /// {у вырезают из достаточно пластич­ной низкоуглеродистой и, тем более, аустенитной высоколегиро-

Рис. 134. Резка полос двумя
резаками (цифрами показаны
номера полос):

а — схема деформации отрезанных полос; б — схема резки полос с отходам!#» ^ ^ ~ проходы

ванной стали, когда требуется особо строгое соблюдение чертежных размеров вырезанной детали, 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.

Шероховатость поверхности кромок. Шероховатость поверх­ности кромок зависит от толщины разрезаемого металла и способа резки — ручного или машинного. Чем больше толщина металла, тем больше ширина реза и тем больше неравномерностей на поверх­ности кромок. Однако во многих случаях производства, главным образом при вырезке в окончательной размер деталей, сопрягаемых с другими деталями, при движении требуется получение так назы­ваемых прецизионных резов, отличающихся малой шероховатостью и осуществляемых обычно на автоматах с большой точностью копи­рования (преимущественно на шарнирных).

Условия выполнения прецизионной резки: выполнение резки на автоматах, обеспечивающих достаточную точность и плавность

Таблица 9

Режимы прецизионной резки

3,5

410-450

0,294—0,392(3-4)

0,415-0,75(1,5-2,7)

0,1-0,17(0,36-0,42)

4

350—400
0,392—0,49(4—5)

0,75-0,84 (2,7-3,0) 0,17—0,19(0,42—0,46)

перемещения резака; точная установка расстояния от режущего сопла до металла, при необходимости — правка разрезаемого листа стали и тщательная очистка его поверхности от окалины и других загрязнений; установка листа в строго горизонтальном положении (по уровню); установка контролируемого по приборам режима резки в строгом соответствии с табл. 9, применение кислорода достаточно высокой чистоты, не ниже 98,5; образование начального отвер­стия сверлом при необходимости начала резки внутри контура листа; применение заниженной скорости резки в соответствии с табл. 9.