Кислородная резка

Кислородная резка основана на свойстве металла сгорать в струе кислорода и удалении этой струей образующихся продуктов горения. Резка начинается с нагрева металла в начале реза подогревающим пламенем резака до температуры воспламенения металла в струе кислорода. Затем подают режущий кислород, что приводит к непрерывному окислению металла по всей толщине, и перемещают резак по линии реза. Кислородной резке подвергают только те металлы и сплавы, температура воспламенения которых в кислороде ниже, чем температура их плавления; температура плавления окислов металлов, образующихся при резке, ниже температуры плавления самого металла; количество тепла, которое выделяется при сгорании металла в кислороде, должно быть достаточно большим, чтобы поддерживать непрерывный процесс резки; появившиеся при резке шлаки должны быть жидкотекучими и легко выдуваться из места резки; теплопроводность металлов и сплавов не должна быть слишком высокой, так как сообщаемое подогревающим пламенем и нагретым шлаком тепло будет интенсивно отводиться от места реза.

Существует разделительная кислородная резка, когда металл разрезается на части, поверхностная — срезается поверхностный слой металла и копьевая — в металле прожигается глубокое отверстие.

Разделительная резка широко применяется при раскрое листов и резке профильного металла. Большое влияние на качество и производительность резки оказывает подготовка разрезаемого металла. Прежде всего с поверхности металла необходимо удалить ржавчину, окалину, краску и другие загрязнения. Зазор между полом и нижней поверхностью реза должен быть не менее 100—1500 мм, что обеспечит беспрепятственное удаление шлаков из зоны реза.

При работе на заменителях ацетилена расстояние необходимо увеличить на 30—40%. На качество и производительность резки, на удельный расход кислорода большое влияние оказывает чистота режущего кислорода. С понижением чистоты кислорода интенсивность окисления железа замедляется и продолжительность резки и расход кислорода возрастают. При понижении чистоты кислорода на 1 % его удельный расход возрастает на 25—30%, а продолжительность резки — на 10—15 %. Лучшие результаты можно получать при чистоте кислорода 99,7 %.

Режим кислородной резки в основном определяется мощностью подогревающего пламени, скоростью резки и давлением режущего кислорода. Мощность подогревающего пламени должна обеспечить быстрый подогрев металла в начале резки до температуры воспламенения и необходимый нагрев его в процессе резки. Металл толщиной до 300 мм режут нормальным пламенем, больших толщин — науглероживающим пламенем с избытком горючего. Скорость резки должна соответствовать скорости горения металла и зависит от толщины и свойств разрезаемого металла. При обработке стали толщиной до 20 мм скорость резки зависит от мощности подогревающего пламени. На скорость резки влияет форма линии реза, вид резки (заготовительная или чистовая)   (рис. 81).

81. Направление выброса шлака

а — при  малой  скорости  резки;     б—при  оптимальной  скорости   резки; при большой скорости резки

При правильно выбранной скорости резки отставание линии реза не должно превышать 10—15 % толщины разрезаемого металла. Скорость резки считается нормальной, если пучок искр выходит почти параллельно кислородной струе. При завышенной скорости резки отклонение пучка искр происходит в сторону, обратную направлению резки, при малой скорости — в направлении резки. Качество резки определяется наличием шлака и грата на нижней кромке, равномерностью ширины реза по всей толщине разрезаемого металла, степенью оплавления верхней кромки. При резке на природном газе поверхность реза более ровная, без оплавлений; чем мощнее подогревающее пламя и меньше скорость, тем больше оплавляются верхние кромки. Шероховатость поверхности реза характеризуется количеством и глубиной бороздок, оставляемых режущей струей кислорода. Глубина бороздок зависит от скорости перемещения резака, вида горючего и давления кислорода. Вследствие неравномерного нагрева металла и его охлаждения при резке он деформируется. Для устранения этого явления резку необходимо вести на предельно оптимальной скорости, жестко закреплять вырезанные детали, резать отдельные участки контура детали в последовательности, при которой деформации действовали бы в противоположных направлениях и взаимно уничтожались, резать крупногабаритные детали одновременно несколькими резаками. Резка  стали зависит от количества  содержащегося в ней углерода и химического состава примесей. Хорошо протекает резка стали с содержанием углерода до 0,3%   (низкоуглеродистые    стали),  свыше  0,3%— поверхность реза закаливается, свыше 0,7 % — резка становится затруднительной. Резке подвергают стали толщиной не менее 3 мм. Кислородная резка стали толщиной 10—100 мм  (средние толщины) затруднений не вызывает. Резка стали    малых    толщин    сопровождается оплавлением кромок, короблением и значительным перегревом. Оптимальным вариантом резки стали малых толщин является резка с последовательным расположением подогревающего пламени  и режущего кислорода на максимальной скорости    и    минимальной мощности подогревающего пламени. Мундштук резака наклоняют под углом 15—40° к поверхности реза в сторону, обратную направлению резки. Хорошие результаты дает пакетная резка, при которой листы, подготовленные к резке, складывают в пакет, стягивают приспособлениями и разрезают за один проход. Максимальная толщина одного листа не более 4—6 мм, всего пакета —не более 100 мм. При этом листы должны быть хорошо очищены и плотно прилегать друг к другу.    Основные трудности резки стали толщиной 300 мм и более связаны с необходимостью прогрева нижних слоев металла, удаления шлака  на  большом  расстоянии  от  реза  и  применения высоких давлений кислорода.

Резка стали различного профиля имеет свои особенности. Двутавровые балки начинают резать с полок, а затем прорезают стенку. Резку уголка начинают с кромки полки, резак устанавливают перпендикулярно полке в начале кромки и перемещают до обушка, затем его плавно разворачивают, размещают перпендикулярно второй полке и прорезают уголок до конца за один проход. Для резки труб применяют специальные каретки и роликовые стенды с приводными колесами для поворота трубы. Мундштук при резке круглых прутков в начальный момент располагают перпендикулярно поверхности металла, после нагрева металла открывают вентиль режущего кислорода и перемещают резак в направлении резки.

Струя  режущего кислорода у поверхностной  кислородной  резки  располагается  под  углом   15—40° к  поверхности металла и имеет большую скорость перемещения вдоль обрабатываемой поверхности. Этим она отличается от разделительной резки. При поверхностной резке дополнительным источником нагрева металла является также расплавленный шлак, перемещающийся по поверхности металла и подогревающий последующие его слои. Это ведет к сокращению времени подогрева, а следовательно, к повышению скорости резки и производительности труда. Процесс резки протекает устойчиво только в том случае, когда направление перемещения резака совпадает с направлением кислородной струи. Преимуществом поверхностной резки по сравнению с другими способами является высокая производительность, позволяющая удалять ручным резаком до 5 кг металла в минуту.