Суть разделки металла газом
Среди методов газовой резки металла наиболее распространена кислородная. Этот процесс сопровождается окислением металла, который происходит в некотором объеме, после этого под действием струи газа расплав удаляется из места разреза.Ручная резка металла начинается с того, что металл разогревают до температуры его возгорания. Так, сталь, в зависимости от химического состава начинает горение при температуре от 1300 до 1470 градусов Цельсия. Процесс горения стали сопровождается образование оксидов, кроме того, происходит выделение большого количество тепла. Оно обеспечивает прогрев материала до начала его плавления.
В месте реза, на его кромке появляется расплавленные окислы и металл. Впоследствии эта смесь продвигается вниз по торцовой стенке, и таким образом, происходит прогрев слоя металла, расположенного ниже. Этот процесс будет продолжаться до того момента, пока заготовка не будет отрезана. При перемещении газового резака по направлению к месту реза, формируется слой постоянно горящего материала.
Для того, чтобы процесс резки газом был непрерывным и максимально эффективным необходимо обеспечить ряд условий, в частности, должен быть постоянный контакт кислорода и расплава. В месте резки газом должно выделяться столько тепла, чтобы его хватило для образования расплавленного слоя металла. Полученный расплав должен обладать определенной вязкостью, которая позволит выполнять его смешивание струей подаваемого кислорода. Кроме этого, температура, при которой происходит плавление оксидов, не может превышать температуру оплавления основного метала. А воспламенятся, он может при температуре, которая ниже точки плавления. Иначе расплавленный материал будет удалятся струей газа. Надо отметить, что такая газовая резка металла требует больших затрат энергии.
В том случае, если тепла недостаточно, то поверхность реза не будет разогреваться до температуры плавления и процесс ручной резки металла будет прерван. Кроме того, высокая теплопроводность также отрицательно влияет на процессы кислородной резки металла. Если в процессе реза, расплав не будет обладать достаточной вязкостью, и он не будет равномерно перемешиваться, то также произойдет снижение количества тепла. В этом случае газовая резка металла будет остановлена.
Применяемость кислородной резки
Такой способ реза идеально подходит к таким металлам, как железо, марганец, титан. Железо начинает плавиться при температуре 1800 градусов, гореть при 1323 градусах и плавится при 1640. Так как у железа теплопроводность достаточно низкая, то в месте реза температура может подняться до уровня в 2270 градусов Цельсия.Титан обладает большим тепловым эффектом от горения 906 МДж/моль, для сравнения у железа он составляет 269 МДж/моль, и к тому же его теплопроводность ниже. Это приводит к тому, газовая резка металла, в этом случае титана будет проходить с большей скоростью, нежели железа.
Кислородная резка металла непригодна для работы с никелем, алюминием и многими другими.
На практике металлы в чистом виде практически не используют, а применяют в основном сплавы, например, железа и углерода. Кроме того, для получения необходимых свойств, например, стойкость к коррозии или высоким температурам в сплав добавляют различные химические элементы. Их наличие привод к тому, что процесс кислородной резки металла может усложниться. Наличие примесей влияет и на уровень температуры возгорания и плавления. Расплавленный металл изменяет параметры вязкости и соответственно снижает объем выделяемого тепла. Таким образом, резка газом усложняется.