Сварка, резка и пайка металлов

Газокислородная резка

выделяется тепла

—соответственно 64 кал/мол или 1160 ккйл на 1 кг железа. Количество тепла от сгорания железа при резке в 6—8 раз превышает количество тепла, даваемое подогревательным пламенем резака.

Железо или сталь не загораются, как известно, в кислороде при низких температурах, например, кислород хранится и перевозится в стальных баллонах. Для начала горения металла в кислороде нужно подогреть металл, температура начала горения зависит от состава металла и находится в пределах 1000—1200°. Температура начала горения повышается с увеличением содержания углерода в металле, при одновременном понижении температуры плавления металла. При увеличении содержания углерода сверх 0,7—0,8% горение металла начинается при частичном, а при более высоком содержании углерода лишь при полном расплавлении металла. Настоящая высококачественная кислородная резка металла возможна лишь в том случае, если металл горит в твёрдом состоянии. Если же металл загорается лишь при расплавлении, то в процессе резки происходит значительное расплавление и вытекание металла из полости реза, и рез получается широким и неровным, как при тепловых методах резки.

Процесс газокислородной резки можно представить следующим образом (фиг. 220). Смесь кислорода с горючим газом выходит из подогревательного мундштука резака и сгорает, образуя подогревательное пламя. Подогревательным пламенем металл нагревается до температуры начала горения, тогда подаётся технически чистый кислород по осевому каналу режущего мундштука. Режущий кислород попадает на нагретый металл и зажигает его. Начинается горение металла, выделяющее значительное количество тепла, которое, совместно с подогревательным пламенем, разогревает нижележащие слои металла, и горение быстро распространяется в глубину на всю толщину металла, прожигая сквозное отверстие, через которое режущая струя кислорода выходит наружу, производя пробивание металла. Если перемещать далее резак по прямой или кривой линии с надлежащей скоростью, то сжигание металла будет происходить по этой линии, производя разрезание металла.

Таким образом, кислородная резка складывается из нескольких процессов: подогрева металла, сжигания металла в струе кислорода, выдувания расплавленного шлака из полости реза. Подогревательное пламя обычно не тушится и горит на всём протяжении" процесса резки, так как количество тепла, выделяемого при сжигании железа в кислороде, недостаточно для возмещения всех потерь тепла зоны резки, и если подогревательное пламя потушить, то процесс резки быстро прекращается, металл охлаждается настолько, что кислород перестаёт на него действовать, и реакция горения металла в кислороде прекращается.

Для возможности успешного проведения кислородной резки разрезаемый металл должен удовлетворять определённым требованиям. Температура начала горения металла должна быть ниже температуры его плавления, т. е. металл должен гореть в твёрдом нерасплавленном состоянии. Температура плавления окислов металла образующихся при резке> должна быть ниже температуры плавления самого металла. В этом случае окислы легко выдуваются из полости реза и режущий кислород получает беспрепятственный: доступ к нижележащим слоям металла. Теплота сгорания металла должна быть достаточно большой, иначе требуется слишком мощное подогревательное пламя. Теплопроводность металла также имеет существенное значение; высокая теплопроводность усиливает охлаждение зоны резки и затрудняет необходимый подогрев металла. Практически указанным условиям удовлетворяет лишь железа и его технические сплавы — стали. Все другие металлы, применяемые в технике, не удовлетворяют указанным условиям и не поддаются кислородной резке.

Чугун не режется вследствие низкой температуры плавления: и высокой температуры начала горения, он горит в кислороде в расплавленном состоянии, что исключает возможность получения качественного реза. Медь не режется вследствие высокой теплопроводности и малой теплоты сгорания. Алюминий не режется-вследствие чрезмерной тугоплавкости образующегося окисла и т. д. Не режутся или плохо режутся стали высокоуглеродистые, высоколегированные аустенитовые , высокохромистые и т. д. Металлы, неподдающиеся нормальному процессу газокислородной резки, могут быть разрезаны кислородом с использованием специальных приёмов, рассмотренных ниже.

Большинство обычных марок сталей мало- и среднеуглеродистых и низколегированных режется без всяких затруднений и практически без ограничений в толщине; кислородом могут быть разрезаны наибольшие толщины стали, применяющиеся на практике. Для резки необходим возможно более чистый кислород, даже незначительное количество примесей заметно снижает скорость резки и сильно повышает расход кислорода. Нормально резка должна производиться кислородом со степенью чистоты не менее 99%. В качестве горючего газа для подогревательного пламени при кислородной резке с успехом может быть использован любой промышленный горючий газ, а также жидкие горючие — бензин, бензол, керосин и т. д.