Кислородная резка металлов – особенности применения и технологические возможности

Привычное разрезание металлических заготовок кислородом, как и высокоточная плазменная резка металла, оборудование столь же различное, сколь и повсеместно распространенное. Эти методы металлообработки с достаточно широким географическим ареалом и типам используемых аппаратов успешно используются на крупносерийном производстве, в скромных мастерских, жилищно-коммунальном хозяйстве и в бытовых работах. Сам процесс кислородной резки относительно прост по своей сути: металл нагревается до необходимой температуры (для разных металлов — разные величины, вплоть до 1.500 C°) и потом подается режущий газ. Струя кислорода в ходе резки эффективно удаляет образовавшиеся оксиды и продукты расплава из межкромочной области. Беспрерывность процесса обеспечивается правильной его грамотной последовательностью, первым идет подогревающее пламя, а за ним уже режущая струя. Оператор установки должен выбрать правильное расстояние от резака до обрабатываемой поверхности и плавно двигать сам аппарат по линии разреза. Это прямолинейное движение должно быть без ускорений, скачков и перпендикулярных «рысканий». Точность послужит гарантией выделения горящим металлом необходимого количества тепла, которого хватит для создания и поддержания расплавленного слоя в месте разъединения.
С некоторыми видами сталей могут возникнуть определенные сложности при их разрезании кислородной струей. Если температура плавления обрабатываемого металла (сплава) ниже температуры его воспламенения, расплав будет выдуваться кислородом из ЗТВ раньше необходимого срока. В рабочей зоне начнется процесс плавления, аналогичный рабочему режиму качественного и мощного инвертора - сварочные аппараты Lincoln Electric или EWM плавят сталь весьма эффективно. Изделие будет разрезано плавильным методом, что влечет за собой многократное увеличение энергетических затрат. Проблемой могут стать и материалы с высокой теплопроводностью. На их кромках выделяется малое количество теплоты, что вносит коррективы в настройку и широту применимости используемого оборудования.

Из-за подобных ограничений обработка кислородным методом занимает свою определенную нишу, ведь ей подвластны далеко не все металлы, а равно и их промышленные сплавы. Однако после проведения сравнительных расчетов по стоимости расходных материалов и затратам рабочего времени, четко видно, что низкоуглеродистая сталь лучше, дешевле и быстрее разрезается именно кислородом. Подобная стальная «локализация» ограничивает металлообработку кислородной струей – и она же делает методику невосприимчивой к примесным составам более сложных сплавов и позволяет ее освоить без значительной дифференциации обрабатываемых материалов.

Железо, благодаря сравнительно невысокой теплопроводности, нагревается до 2000 °С, тепловой эффект его горения в струе О₂ равен приблизительно 270 МДж/моль. Работа с титаном намного проще, ведь тепловой эффект в этом случае в три раза выше - 900 МДж/моль, поверхность же нагревается до 2500°С. Не нанесет вреда процессу и наличие в стали марганца или меди. Кристаллографическая структура сплавов не препятствует резке струей O₂ вплоть до 17%-18% Cu или Mg содержания в разрезаемом изделии. Впрочем, столь высокое количество легирующих добавок является большой редкостью и в быту, и в промышленности. Превышение концентрации Cu или Mg более 18 % от массы стали практически не встречается в распространенных соединениях.

Никель, алюминий, марганец, медь, хром потребуют нестандартных решений для резки кислородом (при невозможности внедрения иных методик – плазменной резки металла, оборудования механического типа). Трудности связаны с выделением тугоплавких оксидов из этих металлов прямо в ЗТВ и зоне выдува продуктов расплава. Текучесть в таком случае гораздо ниже необходимого уровня. Ярким примером такого, не самого удобного в работе материала, является чугун с массовым содержанием углерода от 1,5% и более. Мизерный температурный зазор между точками плавления и горения углеродистых чугунов не позволяет эффективно работать с ним, даже профессионалу высшего разряда. В таких случаях плазменная резка металла соответствующим оборудованием будет лучшим вариантом.

Наличие алюминия, никеля, кремния и хрома тоже многократно усложняют процесс. Каждый из этих элементов имеет свой критический предел. Для хрома это 6%, для никеля порядка 30% (в случае низкоуглеродистого материала). Вольфрам доставляет проблемы, когда его массовая часть превышает 10% сплава, ввиду общеизвестной тугоплавкости вольфрама. Частично ускорить процесс поможет применение специальных флюсов, в каждом случае необходимо будет подбирать конкретные варианты.

Кислородная резка применяется широко: при заготовительных операциях, в металлургии, в цикле литейного производства, в обработке сортового проката, ремонте, строительстве. Метод в абсолютно любых погодных условиях, габариты установок позволяют быстро перемещать оборудование к месту работы, показатели ремонтопригодности тоже достаточно высоки.

К стандартному типу реза стоить добавить возможность удаления слоев металла, без сквозного прохождения. Такое возможно далеко не на всех видах оборудования, но принципиально достижимо. Кроме отличной работы с низколегированными сталями, есть варианты и особого применения резки кислородом: электрокислородный, механизированный, разделительный, подводный и другие сферы применения, в которых доступных и обоснованных альтернатив попросту нет.
Основным источником, своеобразным «ключом» к расширению возможностей кислородной резки металлов является аппаратное совершенство и эргономическое удобство самого резака. Видов резаков огромное множество, от их конструкции зависит тип горючего газа, вид резки, метод смешения кислорода и газа, форма реза и пр.

Даже поверхностный обзор этой технологии дает понять, что в ближайшем будущем кислородная резка металлов имеет полное право на существование. Более того – для низкоуглеродистых стальных сплавов эффективной и недорогой замены методу до сих пор нет. А ведь технологии уже более ста лет, из сварочных аппаратов Lincoln Electric да ESAB могут похвастаться такими вековыми традициями. Краткий экскурс в историю показывает сложность процесса изобретения и доработки всего цикла газовой резки, в том числе и кислородной методики. Одними из первых достоверных случаев применения считается попытка попытка проникновения в хранилище банка в 1901 году – уже тогда грабители смогли одолеть толщину листа в 8мм, но у них закончился запас кислорода. В Россию кислородное оборудование для разрезание металлических изделий было ввезено в 1906 году. Оно использовалось в качестве вспомогательного, для удаления дефектов после производства неответственных деталей и узлов для железных дорог, а потом уже и армии.

Годы использования, испытаний и усовершенствований позволили создать множество вариантов аппаратов для использования во всех сферах промышленности, предполагающих «стальные разрезы». Но даже после такого длинного пути развитие кислородной резки продолжается.

Информация предоставлена интернет-гипермаркетом сварочного оборудования Тиберис - tiberis.ru

Резка металла резаком Обучающий рез профессонала Кислород пропан
Пропановый резак применяется для разделительной резки металлов и прочих изделий. Он незаменим для работы в труднодоступных местах.