Способ термической кислородной резки трубных заготовок Советский патент 1992 года по МПК B23K7/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в кузнечно- прессовых и литейно-обрубных цехах для обеспечения резки трубных заготовок.

Известен способ термической кислородной резки, предусматривающий резку трубной заготовки двумя инструментами, установленными так, что один расположен по нормали к поверхности, а второй - наклонно к ней.

Однако производительность процесса низкая, особенно, при большой толщине заготовок. Ближайшим аналогом является способ, предусматривающий резку трубных заготовок с вращением их относительно оси резака, ориентированного в горизонтальном направлении.

Недостатком способа является низкая производительность при резке толстостенных заготовок, поскольку не учитывается различие окружных скоростей наружной и внутренней поверхностей трубной заготовки. Данный способ имеет целью обеспечить

резку труб больших толщин и повышение производительности.

Указанная цель достигается за счет того, что резак размещают со смещением относительно горизонтальной диаметральной плоскости заготовки в направлении ее вращения параллельно этой плоскости.

На фиг.1 показана схема кислородной резки трубных заготовок; на фиг. 2 - изменение скоростей резки и движения металла по сечению заготовок.

Разрезаемая трубная заготовка 1 установлена на роликах 2 и 3, которые при вращении обеспечивают вращение заготовки. Кислородный резак 4 может перемещаться на платформе 5 по рельсам 6 вдоль оси заготовки. На платформе установлена колонна 7 с суппортом 8, который с помощью винтовой передачи 9 обеспечивает установку резака в требуемое положение по высоте. Гибкие шланги 10 обеспечивают подвод энергоносителей, кислорода, ацетилена или

сл

с

XI

Xj

ю

Јь Ю 00

природного газа, воды для охлаждения резака.

Приведем пооперационное описание способа.

Первая операция состоит в том, что трубную заготовку 1 укладывают на ролики

2и 3 для кузнечных, стальных заготовок при температуре 800-900°С.

Вторая операция заключается в подводе к заготовке 1 резака 4, который на плат- Форме 5 устанавливают в заданном месте реза, перемещая платформу 5 по рельсам 6. На колонне 7 перемещают суппорт 8 с помощью винтовой передачи 9, располагая резак в требуемом положении по высоте, что позволяют обеспечить гибкие шланги 10. Обеспечив зажигание пламени резака, перемещают его сверху вниз и осуществляют надрез заготовки 1 на глубину, равную (d/2 -1), где d - наружный диаметр заготовки 1, I - величина смещения резака относительно горизонтальной диаметральной плоскости заготовки в направлении ее вращения параллельно этой плоскости, т.е. расстояние от оси резака 4 до диаметра А0В0 (оси X, фиг.1).

После этого осуществляют третью операцию, вращая заготовку 1 при неподвижном резаке 4, за счет вращения роликов 2 и

3(их может быть несколько пар по длине заготовки).

Толщина разрезаемого слоя АВ равна

h

Vd

VdT

где di - диаметр внутренней поверхности заготовки 1.

Обычно выбирают оптимальную скорость резки V0 по величине h0 -я-т.е. по

толщине разрезаемой заготовки, но при вращении скорость движения равна V «X (см. фиг.2), т.е. линейно изменяется по толщине, здесь со-угловая скорость заготовки 1.

Оптимальную скорость резки выбирают по степенной зависимости

Vo А,(2)

где А, п - величины для данной марки стали, чистоты кислорода и температуры постоянные.

Изменение V0(x) также показано на фиг.2, при этом процесс резки обеспечен.

если повсюду V V0 при

di

а„4

Максимальная скорость будет достигнута, если в какой-либо точке реализуется равенство V V0.

Анализ (2) с учетом (1) показывает, что

d 2 V вторая производная §- 0, т.е. кривая

dX

Vo(x) является вогнутой, а поэтому при увеличении угловой скорости сои скорости движения V со х произойдет касание линии V0(x) и V(x) в некоторой точке Х0, где d V, d V, , T7lx°) )(СМ- пунктиром положение

л О XQX

V(x), на фиг.2 - при касании линий V и V0).

В этой точке равны и скорости, и их производные. В результате расчетов получаем

5

1 VcT

Хо гГ+Т 4 (3)

а при п 0.4, что имеет место для большинства сталей

20

Хо:

V4 -l2Если только Хо

Vd

или

25

dl

d

TTTVl+4n(n+2) W

а при n 0,4 0,72 1 + 3 85J , то точка 30dd2

с координатой Х0 находится в объеме сечения трубной заготовки и именно по этой точке определяют оптимальную скорость резки.

35 При -г 0,72 заготовку всегда можно

считать толстостенной, и угловая скорость ее вращения равна

2(п + 1) -1 п+1

(5)

(0

6,2 А

г-«о

41 у7

50

Если резак установлен без смещения и I 0, то угловая скорость йЛз равна

55

0)

A2n + 4n + 1)n + 1 dn+1nn

и видно, что выигрыш в величине скорости, а следовательно, в уменьшении времени равен

ш

(l)o

4 I

О- тг)

Видно, что, чем больше величина(-г) т.е.

чем больше смещение резака I, целесообразно принять величину I (0,40-0,48)d i, что обеспечивает надежный процесс резки трубных заготовок, Если I 0,40сН, то не будет полностью реализованы возможности способа, а при I 0,48di может возникнуть непрорезание отдельных участков заготовки. При I :0,50di резак будет расположен по касательной к внутренней поверхности заготовки 1 либо выше нее и часть сечения будет не разрезана. Если I 0,48di, то за счет погрешностей размеров заготовки 1, ее овальности, изгиба, эксцентриситета процесс резки будет ненадежным и после совершения полного оборота участок заготовки не будет обрезан.

Техническим обоснованием достигаемого выигрыша в величине скорости резки является то, что мы увеличиваем скорость внутренних слоев трубной заготовки и выбираем оптимальную величину скорости по величине толщины разрезаемого слоя (0,5d - Х0), являющегося наиболее опасным с точки зрения непрорезания. Смещение резака не изменяет толщины всей трубной заготовки, но уменьшает толщину разрезаемого слоя по отношению к наиболее опасной точке сечения трубы. Размер АВ - полная толщина разрезаемого слоя больше, чем АоВ0 (фиг.1), но за счет внутренних слоев металла, которые перемещаются при вращении с малой скоростью и не определяют оптимальную скорость резки.

После завершения полного оборота заготовки 1 удаляют ее, например, к печам для термообработки, а отрезанный концевой участок- в обрезь. Приведем пример реализации способа. В кузнечном цехе осуществляется отрезка концевых участков трубной заготовки из стали 45 наружным диаметром d 1700 мм и внутренним di 950 мм при температуре 920°С. При этих параметрах п 0,4; А 630 мм/мин.

Резку осуществляли резаком при давлении кислорода 0,6 МПа, природного газа 0,1

МПа и расходе кислорода 150 м3/ч. Резак устанавливают со смещением относительно диаметральной плоскости заготовки, равным I 0.45, di 0,45950 427 мм. 5Согласно формулы (5), угловая скорость

вращения заготовки должна быть принята равной

ш

6,2 А

4 IN о.

d - O-i- )

6,2 630

15

1700 -(1 -4 -0,063)

0.7

0,1185- 1,335OJ 0,144 мин 1.

В данном случае Х0

0,72 104-19,2 104 520 мм; X 0 475 мм и формула (5) применима. Время одного оборота заготовки 1 на

роликах 2 и 3 равно

2л: 6,28 ,0 с оЛ4Г43 6мИН

Добавив время врезания тг 12 мин, получим полное время реза г п + Г2 55,6 мин

для резки одного конца и 111,2 мин - для резки двух концов заготовки.

При резке без смещения резака и I О угловая скорость равнайЪ 0,1185

Г1 т 53 мин; г п + Г2 53 + 12 65

WQ

мин, следовательно, данный способ дает выигрыш в величине времени резки заготовки 65 - 55,5 9,4 мин, т.е. около 14,5%. Формула изобретения Способ термической кислородной резки трубных заготовок, при котором заготовку вращают относительно резака,

размещенного в плоскости реза, отличающийся тем, что, с целью обеспечения резки труб больших толщин и повышения производительности, резак размещают со смещением относительно горизонтальной

диаметральной плоскости заготовки в направлении ее вращения параллельно этой плоскости.

У

7777)

/////S///

Использование: в литейных и кузнечных цехах для резки трубных заготовок. Сущность изобретения: резак размещают со смещением относительно горизонтальной диаметральной плоскости в направлении вращения заготовки, параллельно этой плоскости. На расстоянии, равном (0,40-0,48)di, где di-внутренний диаметр заготовки. 1 ил.

Ри.