Урок №122

                                  Тема до уроку №122

"Технологія ручного кисневого різання сталевого легковагового і важкого брухту"

При кисневому різанні відбувається хімічна реакція згоряння заліза в кисні.

Залізо і сталь не загоряються, як відомо в кисні при низьких температурах, тому кисень зберігають у стальних балонах. Температура початку горіння металу залежить від його хімічного складу і дорівнює 1000-1200 о С. Температура початку горіння підвищується зі збільшенням змісту вуглецю в металі при одночасному зниженні температури його плавленні. Високоякісна кисневе різання металу можлива лише в тому випадку, якщо він горить у твердому стані. Якщо ж метал спалахує лише при расплавлении, то в процесі різання він витікає з порожнини різу і різ виходить широким і нерівномірним.

                       Сутність процесу кисневого різання. 

Суміш кисню з пальним газом виходить з мундштука різака і згорає, утворюючи полум'я, яке називають підігріваючим. Коли метал нагрівається до температури початку горіння, по осьовому каналу ріжучого мундштука подається технічно чистий кисень. Він потрапляє на нагрітий метал і запалює його. У процесі горіння виділяється значна кількість кислоти. Нижні шари металу нагріваються, і горіння швидко поширюється в глибину, пропалюючи наскрізний отвір, через яке ріжучий струмінь кисню виходить, назовні пробиваючи метал. Якщо переміщати різак з певною швидкістю, то метал буде розрізатися.

        Таким чином, кисневе різання складається з декількох процесів:

•  підігріву металу, спалювання металу струменем кисню, 

• видування розплавленого шлаку з порожнини різу. 

Підігріваюче полум'я зазвичай не гасять, і воно горить протягом всього процесу різання, так як теплоти, що виділяється при спалюванні заліза в кисні, недостатньо для відшкодування всіх втрат теплоти в зоні різання. 

Якщо підігрівальне полум'я загасити, то процес різання швидко припиняється, метал охолоджується настільки, що кисень перестане на нього діяти, і реакція горіння металу в кисні зупиняється.

         Кисневому різанню піддаються тільки ті метали і сплави, які задовольняють певним умовам.

 Температура займання металу в кисні повинна бути нижче температури його плавлення. Цій вимозі відповідають низьковуглецеві сталі, температура займання яких в кисні близько 1300 о С, а температура плавлення близько 1500 о С. 

Потужність полум'я залежить від товщини металу, складу і стану сталі (прокат або поковка). При ручному різанні, через нерівномірність переміщення різака, потужність полум'я слід збільшувати в 1,2-2 рази порівняно з машинним різанням. При різанні литих заготовок треба підвищувати потужність полум'я в 3-4 рази, тому що поверхня відливок покрита піском і пригаром.

Для різання сталі товщиною до 300 мм застосовують нормальне полум'я, а при різанні металу товщиною більше 400 мм доцільно використовувати підігрівне полум'я з надлишком ацетилену для збільшення довжини факела і підігрівання нижньої частини розрізу.

Тиск ріжучого кисню залежить від товщини металу (табл. 1), форми сопла і чистоти кисню. При недостатньому тиску струмінь кисню не зможе видути шлаки з місця різа і метал не проріжеться на всю товщину. Коли надто великий тиск кисню, витрати його збільшуються, а розріз буде недостатньо чистим.

Табл. 1 Залежність тиску ріжучого кисню від товщини металу

Товщина металу, мм  5-20  20-40    40-60    60-100

Тиск кисню, кгс/см     3- 4      4-5       5-6         7-9

Швидкість різання повинна відповідати швидкості окиснення металу по товщині листа. Правильність вибору швидкості різання можна виявити за такими ознаками:

·         при малій швидкості верхні кромки металу оплавлюються і розплавлені шлаки (оксиди) витікають з розрізу у вигляді іскор у напрямку різання (рис. 51, а);

·         при великій швидкості іскри вилітають в сторону, протилежну напрямку різання. Можливе не прорізання металу (рис. 51, в);

·         при оптимальній швидкості різання потік іскор і шлаку із зворотної сторони листа відносно спокійний і направлений майже паралельно до кисневого струменя.

Збільшення вмісту вуглецю в сталі супроводжується підвищенням температури запалення в кисні і пониженням температури плавлення. Тому із зростанням вмісту вуглецю кисневе різання сталей погіршується.

Температура плавлення оксидів металів, що утворюються при різанні, повинна бути нижче температури плавлення самого металу. В іншому випадку тугоплавкі оксиди не будуть видуватися струменем ріжучого кисню, що порушить нормальний процес різання. Цій умові не задовольняють високохромистого сталі і алюміній. При різанні високохромистих сталей утворюються тугоплавкі оксиди з температурою плавлення 2000 о С, а при різанні алюмінію - оксид, температура плавлення якого близько 2050 о С. 

Кисневе різання їх неможлива без застосування спеціальних флюсів.

· Теплоти, яка виділяється при згорянні металу в кисні, має бути достатньо для підтримки безперервного процесу різання. При різанні стали близько 70% теплоти виділяється в результаті згоряння металу в кисні і лише 30% її надходить від полум'я, що підігріває різака.

· Утворювані при різанні шлаки повинні бути рідкотекучий і легко видуватися з місця реза.

· Теплопровідність металів і сплавів не повинна бути занадто високою, інакше теплота від полум'я, що підігріває і нагрітого шлаку інтенсивно відводиться від місця реза,процес різання стає нестійким і в будь-який момент може перерватися.