Газовый резак с поворотной головкой

Виталий Овчинников
Опять я о газовой резке прибылей стального литья

Известно, что крупные металлические отливки, как стальные, так и чугунные, имеют специальный    элемент  литниковой системы  в  полости  литейной формы, называемый в технике  прибылью,   и предназначенный  для питания отливки жидким металлом в период затвердевания и усадки.  В зависимости от веса и габаритных размеров отливки количество прибылей колеблется от одной до десяти и более штук.  Сечение прибыли обычно овальное или  же  круглое. Диметр  самых крупных прибылей достигает шестисот  и более миллиметров.

Прибыль после очистки отливки от формовочной смеси   отрезают чаще всего газокислородным способом. И чаще всего вручную. Для этого на крупных машиностроительных  заводах СССР  проектировали  специальные,  так называемые,  «термообрубные» цеха, где осуществлялись  полные циклы  поверхностной очистки отливок от формовочной земли,  пригара, удаления  литниковой системы и поверхностных дефектов,  отрезки  прибылей и заварки обнаруженных в процессах очистки наружных  дефектов,  а  также т производилась термическая обработка литья.

Заводы, которые не  имели специализированные   «термообрубные» цеха, очистку своего  литья производили у себя,  на отдельных участках литейных цехов. Условия работы в этих цехах были тяжелыми из-за  пыли, открытого пламени, искр расплавленного металла, грохота, и работники цехов работали в очках,  респираторах и наушниках. Поэтому согласно  КЗОТ СССР  подобные цеха оборудовались бесплатной газированной водой и чаем, а сами работники получали за вредность производства   бесплатное молоко и целый  ряд других продуктов питания, а также  имели сокращенный рабочий день.

Каждый  «термообрубной»  цех имел специальную технологическую площадку в виде отдельного пролета цеха,  куда привозили отливки из сталелитейных цехов, предназначенную  для газовой резки прибылей, удаления  остатков литниковой системы,  газовой поверхностной обработки отливок, газовой разделки обнаруженных поверхностных дефектов и газовой резки прибылей.

После окончания разгрузки и  процесса укладки отливок на полу этого пролета цеха, к делу  приступали ручники газорезчики, которые подходили к отливке, пристраивались к прибыли поудобнее и начинали ее резку. На отрезку  одной о прибыли диаметром в пределах 500-600 мм уходило от пятнадцати до тридцати минут. Причем, чаще всего резка осуществлялась в неудобном для рабочего положении,  именно так, как лежала на полу цеха отливка.

  И представьте себе:
 
Громадный и широченный пролет цеха, длиной в 80 метров и шириной в 36 метров  был  весь заставленный громадными отливками  с торчавшими вверх прибылями, похожими на пузатых бочонков. И на каждой отливке газорезчики с горящими резаками в руках или обрубщики с пневмозубилами  и  переносными наждачными точилами.  Огонь, искры и капли расплавленного металла летящие в разные стороны, грохот, дым  и  пыль  такие, что  уже ладонь протянутой руки  плохо   видно. И люди вокруг в масках,  очках и респираторах. Настоящий Ад Данте.  Но по другому здесь невозможно. А  объёмы стального литья все растут и  увеличиваются. 

И вполне естественно, что в руководстве завода  всерьез заговорили об этой  проблеме   «термообрубного» цеха. А так как газовая резка относится к сварочному производству, а в сварочном производстве завода вопросами передовой технологии, вопросами  механизации   производства занимался в то время я,  в ранге начальника этого бюро, то мне и поручили в срочном порядке решить эту «позорнейшую», по словам Главного инженера и парторга   для завода проблему.

Проблему газовой резки прибылей с технической и технологической стороны  я знал хорошо,  и у меня  были уже два авторских свидетельств на механизмы для газокислородной резки прибылей. Одно на переносное,  портативное устройство  для полуавтоматической резки прибылей за номером 929 360 класса B23k 7/10 и  второе,  автоматическое, в виде  подвижной стационарной   газорезательной установки по авторскому свидетельству 860 963 класса B23k 7/06,  которая сама  перемещалась п по пролету цеха  по заданию газорезчика по напольным п  рельсовым путям  и  была   оснащена  выдвижной  поворотной  консолью со  специальной  резаковой  головкой, оснащенной    дистанционным  механизмом установки  резака в нужном для резки месте прибыли и автоматическим приводом    его кругового  перемещения  вокруг прибыли   по наружной  траектории  на заданном    расстоянии  от поверхности прибыли.

Обе эти установки были изготовлены и опробованы и уже работали во всю. Но  у второй, полустационарной установки,   выявилась новая,   чисто техническая проблема, мешающая нормальному протеканию процесса резки  прибыли  в самом его начале, при прогреве места реза на прибыли.

Дело в том, что процесс газокислородной резки начинается с прогрева места начала реза подогревающим пламенем резака  до температуры примерно в тысячу триста  градусов по Цельсию, а на практике, до соломенно-белого цвета. После этого пускают струю режущего кислород с одновременным началом процесса перемещения резака по линии реза. Время нагрева уменьшится, если подогревающее пламя резака будет направлено перпендикулярно поверхности прибыли.  Так газорезчик и делает.

Но начинать резку при перпендикулярном направлении оси головки резака  невозможно, потому что во время пуска струи режущего кислорода в  не совсем прорезанном на полную толщину металла месте  прибыли  происходит выплеск расплавленного металла из  места  прогрева  в   пространство и в головку резака. Что приводит к сбиванию подогревающего пламени и его  затуханию.  Или же к поломке мундштука резака.
 
Поэтому газорезчик наклоняет резак перед  пуском режущего кислорода  под углом не менее 80 градусов к вертикали и выплескивает струей кислорода расплавленный металл в сторону, начиная одновременно перемещать резак по линии реза.  Тогда струя кислорода  прорезает прибыль насквозь в верхней, уже прогретой части прибыли  и, как бы зацепившись уже  за нее,  начинает резать остальную часть металла. И далее газорезчик уже сам контролирует процесс прорезания прибыли по мере увеличения ее толщины в месте реза.

В моей механизированной консольной установке для резки прибылей этот наклон резака с одновременным его перемещением по вертикали и горизонтали в виде  синусоидой  линии реза осуществлялся дополнительным шарнирным механизмом. Не слишком, кстати, удачным.

Поэтому я начал ломать голову над чем-то другим, без этого сложного и мало надежного шарнирного механизма. Шарнир на шарнир – это не слишком было хорошо.  Надо было что-то попроще, что-то  вроде газокислородного резака с поворотной головкой.

Я заказал через наш заводской отдел научно технический информации и через    наш  патентный отдел всю  мировую информацию  о газокислородных резаках с поворотной режущей головкой. Да, такие резаки были.  Были. Но… слишком уж сложные конструктивно. И обязательно с дополнительным приводом поворота головки.  Не то! Не то!

И здесь до меня дошло! Я вспомнил, как стараются  распрямиться изогнутые водопроводные шланги при подачи в них рабочей жидкости. То же самое делают и газовые шланги. Есть  даже формула расчета зависимости усилия выпрямления шлангов от давления внутри шлангов. А у меня в резаке как раз имеется режущий кислород с рабочим давлением от десяти до пятнадцати атмосфер. Вот тебе и  привод поворота режущей головки резака. Надо только его сконструировать. И как только появилась идея изобретения, все остальное стало проще.

Я  быстро  разработал  техническое задание на проектирование совершенно новой  для завода   газорезательной  установки для резки прибылей стального литья   с  использованием резака с поворотной головкой, работающей от режущего кислорода,  на уровне эскизного проекта.  Точнее, это была уже работающая заводская портальная установка, на которой предстояло лишь сменить резак.

У нас  на  заводе при СССР    существовал тогда   специальный  отдел  Главного конструктора нестандартного оборудования или  ОГК  НОСО,  который  как раз и  занимался   разработкой  проектов на  средства механизации  и автоматизации для проблемных    производств  завода.  И  моя  идея   техзадания  на резак с поворотной головкой   была  уже предварительно  согласована  с начальником  соответствующего  бюро этого отдела,  моим старым соратником  и соавтором по многим моим изобретениям,   поэтому дело завертелось сразу и  довольно таки быстро.
 
А затем на  этот механизм  была оформлена через заводской патентный отдел заявка на предполагаемое  изобретение  под  нашими двумя именами, авторами идеи, Овчинниковым  Виталием  Макаровичем  и Докукиным  Виктором  Михайловича, а также  именем еще одного  соавтора, конструктора ОГК НОСО,  Васильева Сергея Михайловича, делавшим рабочие чертежи этого необычного резака. Через несколько месяцев на нашу заявку пришло положительное решение, а   затем  и  выдано авторское свидетельство на изобретение под номером 741 019 класса B23D 13/32  от 21 февраля 1980 года.

Принцип работы этого резака описан в материалах заявки, которые имеются в интернете и желающие  могут  с ними ознакомиться по номеру авторского свидетельства и по его классу. Резак был изготовлен и прекрасно работал в термообрубном цехе до самого закрытия завода в девяностые годы  прошлого столетия.

***