Способ термохимической зачистки иустройство для его осуществления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. В 23 К 7/06 Государственный коиитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621, 791. 94. .054, 4(088. 8) Дата опубликования описания 230481 ИностранецСтефен Огаст Энджел (США)(72) Автор изобретения Иностранная фирмаЮнион Карбид Корпорейшен (США)(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 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 ван.очки и расплавленный металл на краях ванночки выталкивается за ее пределы.При зачистке образуется также дым и продукты зачистки, загрязняю 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 струюрежущего кислорода осуществляют от- носительное движение изделия и режущей струи, над струей режущегокислорода наклонно к обрабатываемойповерхности подают листоподобныйпоток нереактивного вещества.Листоподобный поток подают втом же направлении, что и струюрежущего кислорода.Кроме того, листоодобный потокподают перпендикулярно струе режущего кислорода.В способе также в качестве нереактивного вещества используют воду,газоводяную смесь и нар.Предлагаемый способ осуществляется при помощи устройства, содержащего приводную газорежущую головкус каналами для подачи струи режущего кислорода и горючего газа, укоторой над отверстиями для подачирежущего кислорода закреплена допол Онительная форсунка для подачи потоканереактивной жидкости.При этом отверстия для подачипотока в этой форсунке расположеныили вдоль продольной оси гаэорежущей головки или перпендикулярноэтой оси.На фиг. 1 изображен участоквырубки, 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. 3то же, разрез; на фиг. 4 - металлическая пластина, на которой вырублен участок при помощи способа иустройства, предотвращающих первичные заусеницы, но неспособныепредотвращать вторичные заусеницы 40вдоль границ среза, вид сверху;на фиг. 5 - то же разрез; на фиг,б - металлическая пластина, на которой вырублен участок в соответствии с предлагаемым изобретением, 45вид сверху; на фиг. 7 - то же,разрез; на фиг. 8 - предлагаемоеустройство, аксонометрия; на фиг.9относительная ориентация водянойструи и кислородной струи, вид 50сбоку; на Фиг. 10 - листоподобныйзащищающий поток, который уменьшаетколичество дыма, выпускаемого в атмосферу, но не предотвращает вторичные заусеницы, вид сбоку; на Фиг. 11поток, который предотвращает образование вторичных заусениц, но неуменьшает количество дыма, выпускаемого в атмосферу, вид сбоку; нафиг. 12 - устройство с жидкостнойзавесой, направленной сбоку обраба- Ятываемой заготовки, перпендикулярнокислородной струе, которая уменьшаетколичество 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 Р 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, впоследствии . снова затвердевают, прилипая к обрабатываемой заготовке 2 (фиг.2. и 3) вдоль границ 5 срезавырубки б, и образуют заусеницы 7. Э 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 А, Срез вырубки 9 и 10 на расстоянии 3 получают без заусениц, тогда как остальная часть среза характеризуется вторичными заусеницами 8 вдоль границ среза 11. Однако, когда величина ванночки перед перемещающейся вперед зоной реакции становится чрезмерно большой, части ванночки отбрасываются к сторонам среза, образуя вторичные заусеницы.На фиг. б 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 смывается вперед. Для того, чтобы уменьшить количество дыма, которое поступает в атмосферу, водяной поток16 должен иметь ширину, по крайнеймере, равную ширине зоны реакции.Наклонный водяной поток 16 образует полость с обрабатываемой заго 5товкой 2, которая захватывает поднимающийся дым, поглощая его.С целью предотвращения вторичныхзаусениц, поток воды 16 должен, покрайней мере, иметь ширину Х ванночки расплавлейного металла, чтобы гарантировать, что передняя часть ванночки 17 гранулируется по всей своейширине и смывается вперед водянымпотоком 16 высокого давления. Остальная часть ванночки 19 поддерживаетсядостаточно маленькой для продвижениявперед кислородной струей, но достаточно большОй, чтобы тем не менееобеспечить необходимое предварительное прогревание обрабатываемой заготовки 2.На месте форсунки 14 может бытьиспользовано множество таких форсунок или тип форсунки с большим количеством каналов (фиг. 2),Вместо газорежущей головки 15может быть использована кислороднаягорелка для вырубки в виде однойфорсунки 1 (фиг. 9). Форсунка 1 направляет струю кислорода для вырубкив направлении оси форсунки 1, наобрабатываемую заготовку 2 дляобразования зоны 3 реакции вырубки.Водяная завеса, испускаемая дополнительной водяной форсункой 20, падает на ванночку на расстоянии )перед зоной 3 реакции под углом сотносительно обрабатываемой заго-.,товки.2. Водяная завеса не падаети не должна падать на зону 3 реакции, так как это помешало бы реакциивырубки и могло бы прекратить ееполностью. Уменьшение дыма и предотвращение 45 вторичных заусениц может .выполняться с использованиемустройств, изображенных на фиг. 8 и 9, путем использования следующих режимов работы; скорость перемещения холодной 5 О заготовки приблизительно 9 м/мин; глубина О приблизительно 4,76 мм. В этом случае расстояние 1 должно быть около 35 см, а угол 4 образованный водяной струей и поверхностью обрабатываемой заготовки, должен быть между 30 и 45. Манометрическое давление жидкости доляно быть от 8 кг/см до 11 кг/см . Вода предпочтительная жидкость. Размер ванночки 4 не допускается большим, 40 чем длина ЬНесомненно, .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 О предпочтителен. Воздушно- водяные 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 изменятьсяо 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 изобретения1. Способ термохимической зачистки, при котором на обрабатываемое изделие подают струю режущего кислорода и осуществляют относитепь824883 Фиг,ное движение изделия и режущей струи, о т л и ч а ю щ и й с я 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 т л и ч а ющ и й с я 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 ющ и й с я тем, что листоподобный 15 поток подают перпендикулярно струе режущего кислорода.4, Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в,качестве не- реактивного вещества,используют воду. рО. 5. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве не- реактивного вещества используют газоводяную смесь.256. Способ по и. 1, о т л и ч а.ющ и й с я тем, что в качестве не- реактивного вещества используют пар. 7, Устройство для осуществленияспособа по пп. 1-6, содержащее газорежущую головку с каналами дляйодачи режущего кислорода и горючего газа, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что на газорежущей головкенад отверстиями для подачи режущего кислорода закреплена дополнительная форсунка для подачи потоканереактивного вещества.8. Устройство по п. 7, о т л ич а ю щ е е с я тем, что отверстиедополнительной форсунки для подачипотока нереактивного веществарасположено вдоль продольной осигазорежущей головки.9. Устройство по п, 7, о т л ич а ю щ е е с я тем, что ось дополнительной форсунки размещенаперпендикулярно продольной осигазорежущей головки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, 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 9 3354002,кл. 148-9.5, 21.11.67.4. Патент США 9 3163559кл. 134-34, 29.12,64 (прототип).824883 Фиг. Я иг,9 Составитель М, НовикТехред Н.Майорош орректор О, Била Редактор О, Ма аказ 2160 86 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 11 ВНИИПИ Госу по делам 13035, Москва, 8 Подписное арственного комитета СССР зобретений и открытий Ж, Раушская наб., д. 4/5