21.1 Кислородная резка

При кислородной резке происходит локальное сжигание металла в струе кислорода и удаление этой струей образующихся окси­дов. При горении железа в кислороде выде­ляется значительное количество теплоты:

; (21.1)

Для начала горения металл подогрева­ют до температуры его воспламенения в кислороде (например, сталь до 1000 ... 1200 °С). На рис. 21.1 показан процесс кислородной резки. Металл 3 нагревается в начальной точке реза подогревающим пламенем 2, затем направляется струя ре­жущего кислорода 1, и нагретый металл начинает гореть.

Рис. 21.1 – Схема кислородной резки: 1 – режущий кислород; 2 – подогревающее пламя; 3 – заготовка; 4 – рез; 5 – оксиды.

Горение металла сопро­вождается выделением теплоты, которая вместе с подогревающим пламенем разо­гревает лежащие ниже слои на всю тол­щину металла. Образующиеся оксиды 5 расплавляются и выдуваются струей ре­жущего кислорода из зоны реза 4. Конфи­гурация перемещения струи соответствует заданной форме вырезаемого изделия.

Для обеспечения нормального процес­са резки металл должен обладать следую­щими свойствами:

- температура его плав­ления должна быть выше температуры горения в кислороде;

- температура плав­ления оксидов металла – ниже температу­ры его плавления;

- количество теплоты, выделяющейся при сгорании металла в кислородной струе, должно быть доста­точным для поддержания непрерывного процесса резки;

- иметь относительно низ­кую теплопроводность, в противном слу­чае теплота интенсивно отводится и про­цесс резки прерывается;

- образующиеся оксиды должны быть достаточно жидко-текучими и легко выдуваться струей ре­жущего кислорода.

Указанным требовани­ям отвечают железо, низкоуглеродистые и низколегированные стали.

По характеру и направленности кисло­родной струи различают следующие спо­собы резки.

- разделительная резка – режущая струя направлена нормально к поверхности ме­талла и прорезает его на всю толщину. Раз­делительной резкой раскраивают листовую сталь, разрезают профильный материал, вырезают косынки, круги, фланцы и т.п.

- поверхностная резка – режущая струя направлена под очень малым углом к по­верхности металла (почти параллельно ей) и обеспечивает грубую его строжку или обдирку. Ею удаляют поверхностные де­фекты отливок.

Резка может быть ручной и механизи­рованной.

Ручная резка вследствие нерав­номерности перемещения резака и вибра­ции режущей струи не обеспечивает высо­кого качества реза, поэтому поверхность реза обычно механически обрабатывают.

Для получения реза высокого качества применяют машинную резку, которая обес­печивает равномерное перемещение резака по длине реза, строгую перпендикулярность режущей струи к разрезаемой поверхности и постоянное расстояние мундштука от по­верхности металла.

Машинную резку вы­полняют специальными автоматами и полу­автоматами с одним или несколькими реза­ками, а при вырезке прямолинейных и кри­волинейных фасонных заготовок применя­ют металлические копиры.

Обычной кислородной резкой разреза­ют металлы толщиной 5...300 мм. При резке металла толщиной более 300 мм применяют специальные резаки.

Резку плазменной струей, плазмен­ной дугой и лазерную можно применять практически для всех материалов.

При разделительной резке плазменной струей сопло плазмотрона располагают в непосредственной близости (1,5...2 мм) от поверхности заготовки и производят локальное выплавление или сжигание ма­териала. Ширина реза при этом весьма незначительна – 1...2 мм, шероховатость может составлять Rz 30...40.