Способ термохимической зачистки иустройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик («)824883 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 31.1077 (21) 2546152/25-27 (23) Приоритет — (32) 260877 (51)М. Кд.з

B 23 К 7/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) CIIIA (31) 82 82 0 4

Опубликовано 23.0481.Бюллетень N915 . (53) УДК621,791.94. .054, 4(088. 8) Дата опубликования описания 230481

Иностранец

Стефен Огаст Энджел (CIIIA) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма Юнион Карбид Корпорейшен (США) (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЧИСТКИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к термохимическому удалению поверхностного слоя у металлических заготовок.

Известны способы термохимической зачистки, при которых на поверхность обрабатываемой заготовки направляют пламя предварительного подогрева и образуют ванночку расплавленного металла. После этого подают струю режущего кислорода и осуществляют относительное движение между режущей головкой и обрабатываемой заготовкой. Кислородная струя при этом имеет двойное назначение: первое — для осуществления термохими- 15 ческой реакции, а второе — для непрерывногс проталкивания ванночки расплавленного металла и окалины вперед для взаимодействия со свежим металлом. При зачистке образуются 20 заусеницы, которые разделяют на первичные, когда расплавленный металл выдувается струей кислорода поперек направления зачистки, .и вторичные, когда кислородная струя проталкивает 25 только центральную часть ванночки и расплавленный металл на краях ванночки выталкивается за ее пределы.

При зачистке образуется также дым и продукты зачистки, загрязняю- 30 щие окружающую атмосферу. Первичные заусеницы могут быть удалены при помощи известного способа (1).

Однако этот способ не предотвращает образование дыма.

Известны способы при которых заусеницы удаляются сплошными и полыми струями воды (2) и (3) .

Эти способы обеспечивают удаление заусениц, но не гарантируют их необразование. Оба эти способа также не предотвращают загрязнение атмосферы.

Известен также способ, при котором на обрабатываемое изделие подают струю режущего кислорода и осуществляют относительное движение изделия и режущей струи (4).

Однако этот способ не предотвращает образования заусениц с одновременным предотвращением загрязнения атмосферы продуктами зачистки.

Цель изобретения — предотвращение образования заусениц и, одновременно с этим, предотвращение загрязнения атмосферы продуктами зачистки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу при котором на обрабатываемое издЕлие подают струю

824883 режущего кислорода осуществляют относительное движение изделия и режущей струи, над струей режущего кислорода наклонно к обрабатываемой поверхности подают листоподобный поток нереактивного вещества.

Листоподобный поток подают в том же направлении, что и струю режущего кислорода.

Кроме того, листоподобный поток подают перпендикулярно струе режущего кислорода.

В способе также в качестве нереактивного вещества используют воду, газоводяную смесь и нар.

Предлагаемый способ осуществляется при помощи устройства, содержа- 5 щего приводную газорежущую головку с каналами для подачи струи режущего кислорода и горючего газа, у которой над отверстиями для подачи режущего кислорода закреплена допол- 20 нительная форсунка для подачи потока нереактивной жидкости.

При этом отверстия для подачи потока в этой форсунке расположены или вдоль продольной оси гаэорежу- 25 щей головки или перпендикулярно этой оси.

На фиг. 1 изображен участок вырубки, на котором образована ванночка расплавленного металла и окалины, вид сбоку; на фиг. 2 — металлическая пластина, на которой вырублен участок с заусеницами, созданными при помощи известных способов, вид сверху; на фиг. 3 то же, разрез; на фиг. 4 — металлическая пластина, на которой выруб лен участок при помощи способа и устройства, предотвращающих первичные заусеницы, но неспособные предотвращать вторичные заусеницы 4D вдоль границ среза, вид сверху; на фиг. 5 — то же> разрезу на фиг.

6 — металлическая пластина, на которой вырублен участок в соответствии с предлагаемым изобретением, 45 вид сверху; на фиг. 7 — то же, разрезу на фиг. 8 — предлагаемое устройство, аксонометрия; на фиг.9 относительная ориентация водяной струи и кислородной струи, вид 50 сбоку; на фиг. 10 — листоподобный защищающий поток, который уменьшает количество дыма, выпускаемого в атмосферу, но не предотвращает вторичные заусеницы, вид сбоку; на фиг. 11 поток, который предотвращает образование вторичных заусениц, но не уменьшает количество дыма, выпускаемого в атмосферу, вид сбоку; на фиг. 12 — устройство с жидкостной завесой, направленной сбоку обраба- Я тываемой заготовки, перпендикулярно кислородной струе, которая уменьшает количество дыма, испускаемого в атмосферу, но не предотвращает вторичных заусениц, вид сверху; на фиг. 13 — устройство с полостью для уменьшения дыма путем направления листоподобного потока в направлении кислородной струи, так чтобы пересекаться с водяными струями для удаления окалины, вид сбоку; на фиг. 14 — устройство, с полостью для уменьшения дыма путем подачи листоподобного потока перпендикулярно кислородной струе, так чтобы пересекаться с водяными струями для удаления окалины, вид сбоку.

Форсунка 1 для вырубки участка, создает срез в направлении, показанном стрелкой А, глубины D на обрабатываемой заготовке 2. Зона 3 первичной реакции создается между режущей кислородной струей и обрабатываемой заготовкой 2. Побочные продукты реакции вырубки выделяются из зоны 3 реакции, а также из задней части ванночки 4.

Некоторое количество расплавленного материала из ванночки 4 выдувается из эоны 3 реакции к краям среза вырубки. Если форсунка 1 обычной круглой или прямоугольной формы то, расплавленные капли, отброшенные в сторону, впоследствииснова затвердевают, прилипая к обрабатываемой заготовке 2 (фиг.2. и 3) вдоль границ 5 среза вырубки

6, и образуют заусеницы 7. B допол нение к образованным из металла, заусеницы 8 называются вторичными.

На фиг. 4 и 5 показано, как образуются вторичные заусеницы 8 на поверхности, обрабатываемой заготовки

2, когда используется форсунка специальной формы, способная предотвращать только образование первичных заусениц. Перемещение иэделия осуществляется в направлении стрелки A.

Срез вырубки 9 и 10 на расстоянии

8 ппооллууччааюют т ббеез э ззааууссеенниицц, тогда как остальная часть среза характеризуется вторичными заусеницами 8 вдоль границ среза 11. Однако, когда величина ванночки перед перемещающейся вперед зоной реакции становится черезмерно большой, части ванночки отбрасываются к сторонам среза, образуя вторичные заусеницы.

На фиг. 6 и 7 показан срез 12 с ровным очертанием границы 13 без заусениц, созданный путем вырубки на обрабатываемой заготовке 2 участка с использованием форсунки специальной формы.

При работе устройства дополнительная водяная форсунка 14, расположенная выше газорезательной головки 15, направляет на изделие струю воды высокого давления, которая разбрыэгивается для получения водяной завесы 16 (фиг. 8). Передняя часть 17 ванночки охлаждается, гранулируется водяным потоком 16, и гранулированная окалина 18 смы824883 вается вперед. Для того, чтобы уменьшить количество дыма, которое поступает в атмосферу, водяной поток

16 должен иметь ширину, по крайней мере, равную ширине зоны реакции.

Наклонный водяной поток 16 образует полость с обрабатываемой заго5 товкой 2, которая захватывает поднимающийся дым, поглощая его.

С целью предотвращения вторичных заусениц, поток воды 16 должен, по крайней мере, иметь ширину W ванночки расплавлейного металла, чтобы гарантировать, что передняя часть ванночки 17 гранулируется по всей своей ширине и смывается вперед водяным потоком 16 высокого давления. Осталь- 15 ная часть ванночки 19 поддерживается дОСтатсчнО малеНьКОй для пРодвижениЯ вперед кислородной струей, но доста:точно большОй, чтобы тем не менее обеспечить необходимое предваритель- 2() ное прогревание обрабатываемой заготовки 2.

На месте форсунки 14 может быть использовано множество таких форсунок или тип форсунки с большим количеством каналов (фиг. 2).

Вместо газорежущей головки 15 может быть использована кислородная горелка для вырубки в виде одной форсунки 1 (фиг. 9). Форсунка 1 направляет струю кислорода для вырубки в направлении оси форсунки 1, на обрабатываемую заготовку 2 для образования зоны 3 реакции вырубки.

Водяная завеса, испускаемая дополнительной водяной форсункой 20, падает на ванночку на расстоянии Ь перед зоной 3 реакции под углом относительно обрабатываемой заго-., товки.2. Водяная завеса не падает и не должна падать на зону 3 реак- 4() ции, так как это помешало бы реакции вырубки и могло бы прекратить ее полностью.. Уменьшение дыма и предотвращение вторичных заусениц может .выполняться с использованием устройств, изображенных на фиг. 8 и 9, путем использования следующих режимов работы; скорость перемещения холодной50 заготовки приблизительно 9 м/мин; глубина D приблизительно 4,76 мм.

В этом случае расстояние 4 должно быть около 35 см, а угол Д., образованный водяной струей и поверхностью обрабатываемой заготовки, должен быть между 30 и 45 . Манометрическое давление жидкости доля но быть от 8 кг/см до 11 кг/см . Вода предпочтительная жидкость. Размер ванночки 4 не допускается большим, 40 чем длина Ь

Несомненно, .что водяная завеса не только предотвращает образование вторичных заусениц, но путем охватывания области над зоной 65 реакции, она также действует как дымопоглощающая завеса.

Подача водяной струи происходит так, что она пересекается с обрабатываемой заготовкой 2 впереди ванночки 4 (фиг. 10). Здесь водяная завеса уменьшает количество дыма, выпускаемого в атмосферу, но не предотвращает образование вторичных заусениц, так как струи водяной завесы не падают на ванночку. Однако до тех пор, пока водяная завеса проходит над зоной реакции с шириной, по крайней мере, равной ширине эоны реакции, количество дыма, испускае- мого в атмосферу, существенно уменьшается. Угол может изменяться от 0 до 60 и тем не менее быть эффективным для удаления дыма, при этом угол в 30 предпочтителен. Воздушноводяные смеси могут быть использованы на низких давлениях, так как воздух имеет тенденцию распылять воду, создавая более мелкий водяной туман над зоной реакции. Пар или смеси инертного газа, такого как азот или аргон с водой, также эффективно захватывают дым.

Для предотвращения .вторичных заусениц без существенного уменьшения количества дыма, испускаемого в атмосферу, водяная форсунка 20 располагается таким образом, что струя жидкости не проходит над зоной реакции. Эффективного удаления дыма не происходит (фиг. 11). Однако, так как водяная струя падает на ванночку 4 вдоль всей ее ширины, выполняется предотвращение вторичных заусениц. Для предотвращения вторичных заусениц угол может изменяться о от 20 до 80, при этом угол в 45 предпочтителен. Предпочтительное давление жидкости 8 кг/см .

Вариант исполнения устройства,, существенно уменьшающего количество дыма, выпускаемого в атмосферу (фиг. 12), не дает возможности предотвращать вторичные заусеницы.

На фиг. 13 показано, как может быть образована полость дпя захвата дыма путем объединения листоподобной жидкостной завесы 21 с водяными струями 22 для удаления окалины.

Жидкостная завеса может быть образована множеством струй, подаваемых форсунками сбоку обрабатываемой заготовки 2, перпендикулярно направлению кислородной струи 23 при помощи форсунок 24 (фиг. 14).

Формула изобретения

1. Способ термохимической зачистки, при котором на обрабатываемое изделие подают струю режущего кислорода и осуществляют относитепь824883

Фиг. 1 ное движение изделия и режущей струи отличающийся тем, что, с целью предотвращения образования заусениц, и, одновременно с этим, предотвращения загрязнения атмосферы продуктами зачистки, над струей режущего кислорода наклонно к обрабатываемой поверхности подают листоподобный поток нереактивного вещества.

2. Способ по п. 1. о тл и ч аюшийся тем, что листоподобный поток подают в том же направлении, что и струю режущего кислорода.

3. Способ по п. 1, о т л и,ч а юшийся тем, что листоподобный 15 поток подают перпендикулярно струе режущего кислорода.

4. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в .качестве нереактивного вещества, используют воду. 2 ) . 5. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве нереактивного вещества используют газоводяную смесь.

6. Способ по и. 1, о т л и ч а.юшийся тем, что в качестве нереактивного вещества используют пар.

7, Устройство для осуществления способа по пп. 1-6, содержащее газорежущую головку с каналами для йодачи режущего кислорода и горючего газа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что на газорежущей головке над отверстиями для подачи режущего кислорода закреплена дополнительная форсунка для подачи потока нереактивного вещества.

8. Устройство по п. 7, о т л ич а ю щ е е с я тем, что отверстие дополнительной форсунки для подачи потока нереактивного вещества расположено вдоль продольной оси газорежущей головки.

9. Устройство по п. 7, о т л ич а ю щ е е с я тем, что ось дополнительной форсунки размещена перпендикулярно продольной оси газорежущей головки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 4013486, кл. 148-9.5, 22.05.77.

2. Патент США Р 2873224, кл. 148-9.5, 10.02.59.

3. Патент США Р 3354002, кл. 148-9.5, 21.11.67.

4. Патент США Р 3163559„ кл. 134-34, 29.12.64 (прототип).

824883

Фиг. 12

Тираж 1148 Подписное вНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2160/86

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель М. Новик

Редактор О. Малец Техред Н.Иайорош Корректор О. Билак