СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

ГАЗОВАЯ РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

СУЩНОСТЬ КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ

Под газопламенной резкой (чаще ее называют кисло­родной) понимают способ разделения металла по пря­мому или криволинейному контуру. Метод основан на использовании для нагрева смеси горючих газов с кисло­родом и экзотермической (с выделением тепла) реакции окисления металла. Суть кислородной резки заключается в сгорании железа в струе чистого кислорода, нагретого до температуры, близкой к плавлению металла.

Для удаления оксидов железа из зоны реза использу­ется кинетическая энергия режущего кислорода. Сам про­цесс резки включает в себя стадию подогрева металла ацетиленовым (или другим заменителем) пламенем и непосредственную резку струей режущего кислорода.

По характеру и направленности кислородной струи различают три основных вида резки: разделительная, при которой образуются сквозные резы, поверхностная, при которой снимают поверхностный слой металла, кисло­родное копье, заключающееся в прожигании в металле глубоких отверстий. Процесс кислородной резки пред­ставлен на рис. 107.

Металл 3 нагревается в начальной точке реза до тем­пературы воспламенения (в кислороде для стали до 1000— 1200°С) подогревающим ацетилено-кислородным пламе­нем 2, после чего направляется струя режущего кислорода / и металл начинает гореть с выделением значительного количества тепла. Реакции, протекающие в зоне реза, можно описать в следующем виде:

3Fe + 202 = Fe304 4* Q.

Выделяемое тепло Q вместе с пламенем резака разог­ревают нижние слои металла на всю его толщину. Роль подогревающего пламени в процессе резки меняется В: зависимости от толщины разрезаемого металла. Так, при - толщине металла до 5 мм подогревающее пламя занимает! до 80% в общем количестве тепла, участвующего в про­цессе резки.

С увеличением толщины металла роль подогревающе­го пламени в балансе температур падает, и при толщине 50 мм и более доля подогревающего пламени снижается до 10%. В результате взаимодействия расплавленного ме­талла с кислородом образуются оксиды железа 5, кото­рые вместе с расплавленным металлом удаляются из зоны реза кинетической энергией струи кислорода 1.

Для обеспечения стабильности процесса и нормаль­ной резки металла необходимо, чтобы в зоне реза выпол­нялись следующие условия:

— мощность источника тепла должна быть достаточ­ной для нагрева металла до температуры, при которой происходит реакция сгорания металла;

— количество тепла, выделяемое при сгорании метал­ла в струе кислорода, должно обеспечивать непрерыв­ность процесса;

— реакция окисления металла должна происходить при температуре меньшей, чем требуется для плавления;

— температура плавления металла должна быть выше температуры образовавшихся оксидов. В противном слу­чае пленка тугоплавких оксидов изолирует металл от кис­лорода;

— текучесть образовавшихся оксидов должна быть та­кой, чтобы они легко выдувались струей режущего кис­лорода;

— теплопроводность металла не должна быть высокой, иначе процесс резки может прерваться из-за интенсив­ного теплообмена.

Далеко не все металлы обладают свойствами, удовлет­воряющими все эти условия, поэтому кислородная резка для некоторых из ниХ становится невозможной.

К примеру, большая теплопроводность меди не обес­печивает условий для нагрева до температуры реакции сгорания металла, что затрудняет начальный этап резки. Поэтому мощности газовых резаков недостаточно для раз­резания меди, которую режут дуговой сваркой.

Стали с большим содержанием хрома, магния и нике­ля, а также алюминий образуют тугоплавкую пленку ок­сидов, которая препятствует контакту металла с кисло­родом, что затрудняет кислородную резку.

Чугун, содержащий более 1,7% углерода, кислород­ной резкой не обрабатывается. Это объясняется тем, что температура плавления чугуна ниже температуры плавле­ния образующихся оксидов, поэтому металл удаляется из зоны реза без характерного окисления. Кроме того, обра­зующиеся при нагреве оксиды имеют низкую текучесть и с трудом удаляются струей кислорода.

Лучше всего подходит для кислородной резки углеро­дистая сталь, которая удовлетворяет всем условиям, не­обходимым для поддержания непрерывности процесса.

Влияние примесей в стали на процесс кислородной резки отражено табл. 52.