Вы когда-нибудь задумывались, как профессионалы создают точные разрезы в толстом металле, не прибегая к традиционным методам? Углеродно-дуговая строжка может стать тем самым ответом, который вы ищете. Этот процесс, использующий электрическую дугу и сжатый воздух, эффективно удаляет металл, позволяя производить точный ремонт и модификацию. В этой статье вы узнаете о принципах работы углеродно-дуговой строжки, ее применении, необходимом оборудовании и советах по технике безопасности для успешного выполнения работ. Погрузитесь в нее, чтобы узнать, как эта техника может улучшить ваши проекты по металлообработке.
Углеродно-дуговая строжка - это универсальный процесс удаления металла, в котором используется интенсивное тепло, генерируемое электрической дугой между угольным электродом и металлической заготовкой, для локального расплавления основного материала. Этот процесс сочетает в себе тепловую и механическую энергию для создания контролируемых выемок или канавок в заготовке. Как показано на рис. 8-1, высокоамперный источник постоянного тока создает дугу между угольным электродом (обычно графитовым или углеграфитовым композитом) и заготовкой. Температура дуги может достигать 5 000°C (9 032°F), быстро расплавляя металл в локализованной области.
Одновременно струя сжатого воздуха, обычно под давлением 80-100 фунтов на квадратный дюйм (5,5-6,9 бар), направляется вдоль угольного электрода к бассейну с расплавленным металлом. Эта высокоскоростная воздушная струя служит нескольким целям:
Сочетание нагрева дуги и потока сжатого воздуха позволяет точно контролировать глубину, ширину и профиль строжки. Это делает строжку углеродной дугой особенно эффективной для различных применений при изготовлении металла, подготовке к сварке и ремонтных работах.
1 - Угольный стержень
2 - Зажим для выжигания по углеродистой дуге
3 - Сжатый воздух
4 - Электрическая дуга
5 - Заготовка
1) Углекислотная дуговая строжка обеспечивает исключительную универсальность, требуя минимального рабочего пространства. Эта особенность позволяет сварщикам эффективно работать в ограниченных пространствах и сложных положениях, в том числе над головой и в вертикальной ориентации. Адаптируемость делает ее особенно ценной для ремонта и обслуживания на месте в сложных промышленных условиях.
2) Процесс обеспечивает превосходную видимость морфологии и глубины дефекта. Такая улучшенная визуализация позволяет сварщикам точно оценивать и устранять дефекты, значительно повышая качество и успешность ремонтных операций. Четкий обзор также способствует точному контролю над процессом строжки, обеспечивая оптимальное удаление материала без чрезмерного повреждения окружающих участков.
3) Углеродно-дуговая строжка характеризуется относительно низким уровнем шума, высокой скоростью съема материала и меньшей утомляемостью оператора. Установка оборудования проста и обычно состоит из источника постоянного тока, строгального резака и угольных электродов. Такая простота способствует ее широкому распространению в различных отраслях металлообработки.
4) Этот метод отлично подходит для удаления металла из материалов, которые не поддаются обычной оксиацетиленовой резке, например высокопрочных сталей, нержавеющих сталей и цветных сплавов. Ее эффективность в этих случаях обусловлена интенсивным локальным теплом, генерируемым электрической дугой, которая быстро расплавляет металл, не прибегая к реакциям окисления.
5) Несмотря на свои преимущества, углекислотно-дуговая строжка имеет существенные недостатки. В процессе образуется значительное количество дыма и металлической пыли, что требует наличия надежных систем вентиляции и средств индивидуальной защиты (СИЗ) для обеспечения безопасности оператора и соблюдения экологических норм. Интенсивное ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, испускаемое дугой, требует надлежащей защиты глаз и кожи. Кроме того, для этой технологии требуются высокоамперные источники постоянного тока, которые могут потребовать значительных капиталовложений. Для квалифицированной работы требуются значительные навыки и обучение, особенно для достижения постоянного профиля канавки и минимизации риска появления новых дефектов в процессе строжки.
1) Углеродная дуговая строжка широко используется для подготовки к двусторонней сварке материалов из низкоуглеродистой, низколегированной и нержавеющей стали. Ее основная функция - удаление корней, что имеет решающее значение для получения сварных швов с полным проплавлением и обеспечения целостности конструкции.
2) В ответственных металлических конструкциях, атмосферных сосудах и сосудах под давлением, где дефекты сварного шва превышают допустимые нормы, строжка угольной дугой служит незаменимым методом устранения дефектов. Она эффективно удаляет некачественный материал сварного шва, позволяя выполнять последующую ремонтную сварку в соответствии с жесткими требованиями к качеству.
3) Ручная углеродистая дуговая строжка отлично подходит для подготовки скосов небольших компонентов, отдельных деталей или сварных швов с неправильной геометрией. Ее универсальность особенно очевидна при создании U-образных скосов, где точный контроль и адаптация к сложным контурам имеют первостепенное значение. Это применение подчеркивает уникальные преимущества процесса при специализированной подготовке к сварке.
4) Процесс высокоэффективен для операций после литья, включая удаление литейной вспышки, заусенцев, литниковых систем и стояков. Он также оказывает неоценимую помощь в устранении поверхностных дефектов на отливках, способствуя улучшению качества поверхности и точности размеров литых деталей.
5) Углеродная дуговая строжка демонстрирует удивительную универсальность при резке высоколегированных сталей, меди, алюминия и их сплавов. Эта возможность особенно полезна при работе с материалами, которые могут быть трудно поддающимися резке обычными методами термической резки из-за их тепловых свойств или склонности к окислению.
Основное оборудование для углекислотной дуговой строжки включает в себя источник питания и источник сжатого воздуха.
1. Требования к плоскогубцам для строжки углеродистой дуги
Плоскогубцы для строжки дуги из углеродистой стали должны отвечать следующим трем основным требованиям.
(1) Угольный стержень должен быть надежно закреплен, и его должно быть легко заменить.
(2) Клещи должны обладать хорошей электропроводностью и точно подавать сжатый воздух.
(3) Конструкция должна быть компактной и простой в эксплуатации.
2. Типы углепластиковых строгальных резаков, их преимущества и недостатки
Недостатки: Он может летать только в одном направлении - влево или вправо.
Преимущество струбцины для строгания с циркулярной подачей воздуха: Сопло изолировано от заготовки, сжатый воздух распыляется вокруг углеродистого стержня, обеспечивая равномерное охлаждение, и подходит для работы во всех направлениях.
Недостаток: имеет сложную конструкцию, и винт, крепящий угольный стержень, может легко замкнуться с заготовкой.
Новый боковой зажим для подачи воздуха для строгания угольной дугой показан на рисунке 8-3.
1 - Угольный стержень
2 - Воздушное отверстие
3 - Плоскогубцы с регулируемым углом наклона (проводящая насадка)
4 - Переключатель воздуха
5 - Ручка зажима
6 - Винт крепления кабеля
7 - Кабельный интерфейс
8 - Разъем для сжатого воздуха
3. Комбинированный воздушно-электрический шланг
Новый комбинированный электровоздушный шланг показан на рисунке 8-4.
1 - Пружинная трубка
2 - Внешняя дополнительная стальная проволока
3 – Зажим Резиновая трубка
4 - Многожильный проводник
Угольные электроды являются основным расходным материалом при углекислотной дуговой строжке, служащим как проводником электрического тока, так и инициатором дуги. Их состав и свойства существенно влияют на эффективность и качество процесса строжки.
Наиболее распространенным типом является электрод из твердого угля с медным покрытием. Медное покрытие повышает токопроводящую способность, уменьшает окисление и улучшает стабильность дуги. Сердечник обычно состоит из высокочистого графитированного углерода, что обеспечивает стабильную работу и минимальное загрязнение.
Угольные электроды выпускаются в двух основных геометриях:
Выбор геометрии электрода зависит от конкретной области применения, толщины материала и желаемого профиля строжки.
Важнейшие требования к электродам для строжки угольной дугой включают:
Параметры процесса строжки углеродистой дугой включают полярность источника питания, диаметр угольного стержня и силу тока, диаметр угольного стержня и толщину пластины, длину выступания угольного стержня, угол наклона угольного стержня, давление сжатого воздуха, длину дуги и скорость строжки.
1. Полярность источника питания
Для строжки углеродистой дугой низкоуглеродистой, низколегированной и нержавеющей стали используется постоянный ток обратной полярности.
2. Диаметр угольного стержня и ток
3. Диаметр углеродистого стержня и толщина пластины
Соотношение между диаметром углеродистого стержня и толщиной пластины показано в таблице 8-3.
Зависимость между диаметром углеродистого стержня и толщиной листа (единицы измерения: мм)
| Стальной лист толщина | Диаметр угольного стержня | Толщина стального листа | Диаметр угольного стержня |
| 3 | 8-12 | 6-7 | |
| 4-6 | 4 | >10 | 7-10 |
| 6-8 | 5-6 | >15 | 10 |
В идеале диаметр углеродистого стержня должен быть на 2-4 мм меньше требуемой ширины паза.
4. Длина удлинителя карбонового стержня
Длина удлинения угольного стержня - это расстояние от проводящего сопла до конечной точки угольного стержня, как показано на рис. 8-6. Типичная длина удлинителя составляет от 80 до 100 мм.
5. Угол наклона угольного стержня
Угол между угольным стержнем и заготовкой вдоль направления воздушной строжки называется углом наклона угольного стержня. Как правило, при ручной воздушно-дуговой строжке угол наклона угольного стержня составляет примерно 25-45°. Угол наклона угольного стержня показан на рисунке 8-7.
6. Давление сжатого воздуха
Необходимое давление сжатого воздуха обычно составляет от 0,4 до 0,6 МПа.
7. Длина дуги
Во время работы рекомендуется использовать короткую дугу с типичной длиной около 1-2 мм.
8. Скорость строгания
Обычно считается, что скорость строгания составляет примерно 0,5-1,2 м/мин.
1. Основные операции
(1) Подготовка к строжке
(2) Удар по дуге
(3) Строгание
2. Фаска
Во-первых, ширину U-образного паза следует выбирать исходя из толщины листа, затем определить диаметр угольного стержня и ток строжки.
Обратите внимание, что центральная линия угольного стержня должна совпадать с центральной линией фаски. Если эти две осевые линии не совпадают, форма выточенной фаски будет несимметричной.
3. Удаление корня сварного шва
Сварщики должны выбрать подходящие параметры процесса в соответствии с различными материалами и толщинами. Следует отметить, что внутренняя сварной шов обычно следует сваривать в первую очередь, чтобы избежать необходимости использования углекислотной дуговой строжки для удаления внутреннего корня шва.
При удалении внешнего корня шва расплавленный металл всегда выдувается вниз. При удалении корня шва на более толстых пластинах может потребоваться несколько проходов строжки, чтобы удовлетворить требованиям.
4. Дефекты сварного шва при строжке
При строжке дефектов сварного шва ток строжки должен быть немного меньше. В процессе строжки, когда дефект становится видимым, его следует снова слегка строгать, пока все дефекты не будут полностью удалены.
1. Включение углерода
2. Включение шлака
3. Медные пятна
4. Неправильный размер и форма выколотки
Углеродная дуговая строжка низкоуглеродистой стали - это универсальный и эффективный процесс, который не нарушает свариваемость материала. Контролируемый ввод тепла и быстрое охлаждение во время строжки обычно приводят к минимальным изменениям микроструктуры стали, сохраняя ее механические свойства и последующую целостность сварного шва.
Для высокопрочных низколегированных сталей (HSLA) с пределом текучести от 450 до 600 МПа, а также для деталей значительной толщины или жесткости конструкции, необходим предварительный подогрев перед строжкой углеродной дугой. Температура предварительного нагрева должна соответствовать или немного превышать температуру предварительного нагрева, используемую во время сварки. Такая практика снижает риск образования трещин, вызванных водородом, и уменьшает термические напряжения, обеспечивая структурную целостность материала после строжки.
Углекислотная дуговая строжка нержавеющей стали требует особого подхода из-за уникальных свойств материала:
a) Контроль брызг: Примите строгие меры для предотвращения загрязнения контактных поверхностей углеродной дугой. Это может включать использование защитных экранов или маскировку прилегающих зон.
b) Размещение канавки: Соблюдайте безопасное расстояние между канавкой для строжки углеродистой дугой и любой поверхностью контакта со средой, чтобы сохранить антикоррозийные свойства нержавеющей стали.
c) Предотвращение межкристаллитной коррозии: Для ультранизкоуглеродистых нержавеющих сталей, подвергающихся воздействию высокоагрессивных сред, избегайте использования углеродистой дуговой строжки для удаления корней. Вместо этого используйте прецизионные методы углового шлифования, чтобы сохранить стойкость материала к межкристаллитной коррозии. Такой подход минимизирует выпадение карбидов на границах зерен, что может привести к сенсибилизации и снижению коррозионной стойкости.
d) Управление подачей тепла: Контролируйте и управляйте подачей тепла во время строжки, чтобы предотвратить чрезмерный рост зерна или образование вредных фаз в зоне термического воздействия (ЗТВ).
д) Обработка после строжки: Рассмотрите возможность термической обработки после строжки или пассивации поверхности для восстановления защитного оксидного слоя и оптимизации коррозионной стойкости.
1) Операторы должны использовать соответствующие средства индивидуальной защиты (СИЗ), разработанные с учетом специфических характеристик и опасностей, связанных с выжиганием угольной дугой. К ним относятся огнестойкая одежда, изолированные перчатки, защитные очки с боковыми щитками и сварочный шлем с линзами соответствующего оттенка (обычно оттенок 10-14).
2) Перед началом работы тщательно проверьте целостность заземления и изоляции сварочного аппарата, особенно в местах соединений. Проверьте систему подачи сжатого воздуха на надежность соединений и правильность настройки давления (обычно 80-100 фунтов на квадратный дюйм для большинства применений).
3) Проведите комплексную оценку безопасности обрабатываемой детали. Никогда не выполняйте строжку на закрытых трубах, сосудах под давлением или контейнерах, в которых хранились легковоспламеняющиеся материалы, без надлежащей очистки и удаления газа. Неопознанные объекты требуют тщательного осмотра и оценки опасности перед строжкой. Установите строгую зону отчуждения радиусом 10 метров для всех легковоспламеняющихся и горючих материалов, чтобы снизить риск пожара.
4) Во время работы направляйте поток воздуха в сторону от персонала и других чувствительных зон. При работе на открытом воздухе располагайтесь с наветренной стороны от процесса строжки, чтобы минимизировать воздействие паров и частиц. Прекратите работу в условиях повышенной влажности (дождь или снег), чтобы избежать электрической опасности и потенциальной дуговой нестабильности.
5) Внедрите надежные стратегии вентиляции для борьбы со значительным образованием пыли и дыма, присущим строжке углеродной дугой. При работе на открытом воздухе эффективно используйте естественные потоки воздуха. В замкнутых пространствах или контейнерах используйте механические системы вентиляции с производительностью не менее 2000 куб. м на оператора. Назначьте специального наблюдателя по технике безопасности для контроля качества воздуха и самочувствия оператора, оснащенного соответствующим оборудованием для обнаружения газов, чтобы предотвратить риск удушья или токсического воздействия.
6) По завершении работы строго соблюдайте процедуру отключения: обесточьте источник питания, закройте клапаны подачи воздуха, проведите тщательную очистку рабочего пространства, обращая особое внимание на остатки горячего металла, и проведите заключительное наблюдение за пожаром в течение как минимум 30 минут после окончания работы, чтобы убедиться в отсутствии скрытых источников воспламенения.
7) Соблюдайте все стандартные протоколы безопасности, связанные с палочной сваркой (SMAW), включая надлежащие методы электробезопасности, меры по предотвращению пожара и эргономические соображения для минимизации усталости оператора во время длительных сеансов строжки.
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
KO