Профессия
газорезчик

Сущность процесса газовой резки

Общие сведения. Газовая (кислородная) резка представляет собой процесс интенсивного окисления металла в определенном объеме с последующим удалением жидкого оксида струей кислорода.

Процесс резки начинают с подогрева верхней кромки металла подогревающим пламенем до температуры воспламенения металла в кислороде, которая в зависимости от химического состава стали составляет 1 050... 1 200 °С. При достижении температуры воспламенения на верхней кромке металла на нее из режущего сопла подается струя кислорода, при этом сталь начинает гореть в струе кислорода с образованием оксидов и выделением значительного количества теплоты, обеспечивающей разогрев стали, у верхней кромки до температуры плавления.

Образовавшийся на верхней части кромки расплав жидких оксидов перемещается по боковой кромке реза струей кислорода и осуществляет нагрев нижних слоев металла, которые последовательно окисляются до тех пор, пока весь металл не будет прорезан на всю глубину. Одновременно с этим начинают перемещать резак с определенной скоростью в направлении резки. На лобовой поверхности реза по всей толщине образуется непрерывный слой горячего металла.

Окисление металла в каждый момент времени начинается сверху и последовательно передается нижним слоям.

Условия протекания кислородной резки. Для протекания процесса кислородной резки необходимо обеспечение следующих условий:

  • контакт между струей кислорода и жидким металлом;
  • подогрев неокисленного металла до температуры воспламенения;
  • выделение продуктами горения определенного количества теплоты, достаточного для создания на поверхности реза слоя расплавленного металла;
  • достаточная вязкость жидкого расплава для создания возможности перемешивания жидкого металла струей кислорода.

Приведенные условия определяют требования к металлу, обрабатываемому кислородной резкой. Прежде всего, температура плавления оксидов должна быть ниже температуры плавления самого металла. В противном случае струя кислорода не сможет окислить расплавленный металл.

Если температура воспламенения металла будет выше температуры плавления, то металл начнет плавиться и выдуваться струей кислорода без последующего его окисления (плавильный процесс). Этот процесс требует значительных энергетических затрат. При низкой теплоте образования оксида лобовая поверхность реза не прогревается до температуры плавления, процесс резки прерывается. По тем же самым причинам отрицательно сказывается на способности металла подвергаться кислородной резке их высокая теплопроводность.

Высокая вязкость расплава не обеспечивает его перемещения в поверхностных слоях, в результате чего снижается выделение теплоты на кромке реза.

Из чистых металлов кислородной резкой хорошо обрабатываются железо и титан. Нельзя разрезать обычным кислородным способом никель, медь, алюминий, магний, хром и цинк.

В технике обычно применяют сплавы металлов, из них наиболее широко используют сплавы железа и углерода — сталь и чугун. Наличие примесей в стали влияет на способность стали обрабатываться кислородной резкой из-за образования в слое жидкого расплава, выдуваемого из реза кислородной струей, тугоплавких оксидов.

Влияние легирующих примесей на резку стали. Остановимся подробнее на влиянии легирующих примесей на способность стали обрабатываться кислородной резкой.

Углерод, содержащийся в стали, приводит, с одной стороны, к повышению температуры ее воспламенения в струе кислорода, с другой к снижению температуры плавления. Стали, содержащие до 1 % углерода, разрезаются кислородной резкой без затруднений. Кроме того, повышение содержания углерода в стали снижает ее вязкость. Именно этим обстоятельством можно объяснить более низкие скорости резки железа, содержащего в составе сотые доли процента углерода.

Повышение содержания углерода в стали (более 1 %) увеличивает температуру воспламенения и снижает температуру плавления, что приводит к нарушению условий кислородной резки. В связи с этим чугуны обычной кислородной резкой обрабатываться не могут.

Марганец и медь в количествах, встречающихся обычно в сталях, практически не влияют на технологические параметры кислородной резки. Кислородной резкой могут разрезаться стали, содержащие до 18 % марганца.

Кремний, хром, алюминий, никель с увеличением их содержания в стали ухудшают процесс резки.

Кремний содержится обычно в небольшом количестве (до 2 %) в низколегированных сталях, что практически не сказывается на скорости резки.

При содержании в сталях до 2 % хрома их также разрезают с использованием режимов, принятых для низкоуглеродистых сталей. Увеличение содержания хрома до 6 % приводит к снижению скорости резки. Хромистые стали с содержанием хрома более 6 % из-за образования тугоплавких оксидов не могут быть обработаны обычной кислородной резкой. Для резки этих сталей в разрез вводят специальные флюсующие материалы.

Стали с высоким содержанием никеля (до 30 %) можно разрезать кислородным способом, если содержание углерода в них не превышает 0,35 %, в противном случае резка затрудняется, требуется предварительный подогрев.

Кислородная резка стали с содержанием до 10 % вольфрама осуществляется без затруднений. При более высоком содержании вольфрама в разрезе образуется большое количество вязких тугоплавких оксидов вольфрама, препятствующих удалению расплава из реза.

Рейтинг@Mail.ru