Дуговая резка металлов.

Дугой также можно производить резку металла, выплавляя его из полости реза и предоставляя возможность свободно вытекать. Резка может быть произведена как угольным, так и металлическим электродом. Резка угольным электродом на постоянном токе дает лучшие результаты. Применяется нормальная или прямая полярность, т. е. на электроде минус, а на основном металле - плюс. Электроды лучше применять графитные, так как для заданной силы тока они могут быть меньшего диаметра и, таким образом снижать ширину реза; кроме того, графитные электроды медленнее обгорают при работе и расход их значительно меньше по сравнению с расходом электродов из амфорного угля. Основное внимание при резке угольной дугой нужно обращать на возможность быстрого, свободного и удобного вытекания расплавленного металла из полости реза.

Для резки угольной дугой применяются токи 400 - 1000 а. При толщинах металла до 12 мм резка угольной дугой может дать достаточно высокую производительность. С увеличением толщины металла производительность быстро падает, и при толщинах свыше 15 мм кислородная резка всегда производительнее. По качеству резки, чистоте кромок и ширине реза дуговой способ значительно уступает кислородному. На больших токах иногда применяют пластинчатые электроды прямоугольного сечения,

При резке металлическим электродом для стержня электрода пригодна любая, даже непригодная для сварки проволока из низкоуглеродистой стали; загрязнения металла проволоки не имеют особого значения. Электроды для резки покрываются обмазкой для повышения устойчивости дуги, замедления плавления электрода, изоляции электродного стержня от основного металла при введении электрода в полость реза, а иногда и для ускорения резки за счет окисления основного металла богатыми кислородом окислами, вводимыми в состав электродной обмазки.

Воздушно-дуговая резка. В этом способе металл расплавляется электрической дугой с неплавящимся электродом и расплавленный металл выдувается из полости реза потоком сжатого воздуха, подаваемого параллельно электроду. Воздушно-дуговой процесс чаще используется для поверхностной обработки или строжки металла, но может быть использован и для разделительной резки.

Окисление выдуваемого металла не очень значительно, и выдуваемые продукты на 80% состоят из металлического железа.

Резак для воздушно-дуговой резки представляет собой держатель электродов усиленной конструкции на большие токи; головка держателя имеет сопла для воздуха. Рукоятка держателя приспособлена для присоединения токоподводящего кабеля и воздушного шланга и имеет клапан или другое устройство для пуска и выключения воздуха. Сопла для выхода воздуха имеют форму небольших круговых отверстий или кольцевой щели, охватывающей электрод.

Специальные виды термической резки. При обычной кислородной резке, когда режущая струя направлена приблизительно нормально к поверхности металла, прорезается вся его толщина; здесь преследуется цель отделить или отрезать часть металла. Такая резка может быть названа разделительной. Возможен и другой способ использования режущей кислородной струи: она может быть направлена под очень малым углом к поверхности металла, почти параллельно ей . В этом случае струя кислорода выжигает на поверхности металла канавку овального сечения. Подобный метод называется кислородной обработкой, иногда кислородной строжкой или кислородной вырубкой металла.

Для кислородной обработки применяются специальные резаки, выпускаемые нашей промышленностью. Резак выбирает канавку шириной 15—50 мм, глубиной 2—20 мм со скоростью 1,5—10 м/мин, удаляя 1,0— 4,5 кг металла в минуту. Расход кислорода равен 200—300 л на 1 кг удаленного металла. Подобным резаком можно выбирать на поверхности металла канавки овального сечения, производя как бы грубую строжку. Повторный проход поверхности резаком со срезкой гребешков канавками уменьшенных размеров дает более чистую обработку. При правильной работе получается чистая и гладкая поверхность канавок.

Кислородную обработку можно уподобить механической обработке металла резанием, с заменой резца кислородным резаком Соответственно процессом кислородной обработки можно выполнить многие операции обработки резанием: строжку, обточку, расточку, нарезку грубой резьбы и т. п., когда достаточно грубой черновой обработки. Возможны также механизированные станки для кислородной строжки, обточки и т. п., требующие весьма незначительной мощности для перемещения резака вдоль обрабатываемой поверхности.

В настоящее время практическое применение кислородной обработки быстро расширяется. Кислородная обработка нашла довольно широкое применение на металлургических заводах для удаления и вырубки трещин, расслоений и других поверхностных дефектов в обжатых слитках. Удаление производится не только вручную, но и механизированным способом, на специальных ма­шинах для огневой или кислородной зачистки. В этом случае удаляются не отдельные дефекты, а весь наружный слой металла толщиной около 3 мм по всей боковой поверхности слитка.

Своеобразным способом является резка кислородным копьем которое представляет собой толстостенную трубку достаточной длины, присоединенную к стволу или рукоятке. Трубка быстро сгорает во время работы и поэтому должна легко и удобно заменяться новой. Внутренний диаметр трубки 2—4 мм, наружный 8—10 мм. При слишком большом внутреннем диаметре в трубку закладывают стальные прутки, уменьшающие свободное сечение трубки и увеличивающие количество сгорающего металла копья. Процесс резки кислородным копьем заключается в прожигании металла струей кислорода, проходящей через стальную трубку, прижатую свободным концом к прожигаемому металлу. Резка производится без использования газового подогревательного пламени, которое заменяется довольно быстрым сгоранием металла самой трубки-копья до 0,5—1 м/мин. Начинается резка с подогрева места начала реза на металле или, что удобнее, с подогрева конца копья, например сварочной горелкой или дугой. При пропускании кислорода конец копья быстро загорается; дальнейший подогрев не нужен, и можно приступить к резке. Затем копье слегка прижимают к металлу и быстро углубляют в него со скоростью 0,15—0,40 м/мин, выжигая отверстие круглого сечения с гладкими стенками.

Расплавленный шлак выдувается из отверстия наружу избыточным кислородом и образующимися газами. При значительной глубине прожигаемого отверстия необходимо ставить изделие наклонно, облегчая вытекание шлаков из отверстия под действием силы тяжести. Копьем можно резать не только сталь, но и чугун, цветные металлы, затвердевшие шлаки, бетон, каменные породы и т. п. В подобных случаях резка происходит под тепловым воздействием горящего копья. Диаметр прожигаемого отверстия обычно составляет 20—60 мм, глубина его может быть доведена до 3 м. Давление кислорода на входе копья равно 5—7 атм, расход кислорода 30—60 мя/ч. Расход трубки быстро растет с глубиной отверстия.

Кислородное копье находит различное применение, например прожигание отверстий, леток в металлургических печах, шпуров в козлах и стальных блоках для подрыва их взрывчаткой, отверстий в бетоне и т. п. При резке кислородным копьем искры и брызги шлака разбрасываются на несколько метров, что вызывает необходимость защиты рабочих и устранения опасности пожара.

Рассмотрим специальный процесс кислородно-флюсовой резки, часто дающий хорошие результаты при резке металлов, для которых обычный метод кислородной резки малопригоден или совсем непригоден. Весьма благоприятным для кислородной резки сочетанием физико-химических свойств обладают технически чистое железо и обычная низкоуглеродистая сталь, которые с успехом режутся кислородом. Однако многие легированные стали плохо поддаются обычной кислородной резке, например все стали со значительным содержанием хрома, который при горении стали образует тугоплавкую окись хрома Сг203, преграждающую доступ кислорода к поверхности металла. К таким сталям принадлежат хромоникелевые нержавеющие и жаростойкие стали.

Для резки чугуна, цветных металлов, для которых применение кислородной резки нецелесообразно, разработан специальный процесс кислородно-флюсовой резки и создана необходимая аппаратура. Сущность этого процесса состоит в том, что вместе с режущим кислородом в зону резки вдувается порошкообразный флюс, вносимый во извещенном состоянии струей режущего кислорода. Флюс, подаваемый в зону резки, состоит главным образом из порошка металлического железа. Сгорая в струе кислорода, железный порошок дает дополнительное количество тепла, расплавляющее тугоплавкие окислы. Окислы железа, образующиеся при сгорании железного порошка, сплавляясь с окислами разрезаемого металла, образуют более легкоплавкий и жидкотекучий шлак, легче сдуваемый с поверхности металла и открывающий к ней доступ кислорода. Для получения флюса к железному порошку примешивают порошкообразные флюсующие добавки, облегчающие плавление и иытекание тугоплавких окислов из полости реза. Применяются также флюсы, и основном состоящие из двуокиси кремния SiO.,, например кварцевого песка. Количество флюсующих добавок зависит от состава разрезаемого металла.

Для кислородно-флюсовой резки необходимо иметь специальную аппаратуру: флюеопитатель и специальный кислородный резак с приспособлениями для подачи флюса. Нормальный флюеопитатель, выпускаемый нашей промышленностью, имеет небольшие размеры и весит около 40 кг. Расход флюса при резке специальных сталей колеблется от 1—2 кг для толщины 10 мм до 10—14 кг для толщины 200 мм на 1 пог. м реза. Флюс расхо­дуется относительно экономнее при больших толщинах. Для малых толщин рекомендуется применять пакетную резку, выбирая оптимальную общую толщину металла. Кислородно-флюсовый способ позволяет успешно резать специальные стали, в том числе нержавеющие и жаростойкие, а также чугун и цветные металлы. Недостатком способа является значительный расход флюса.