Подвергаемый газовой резке металл должен удовлетворять ряду определенных условий (требований).

I. Температура плавления металла должна быть выше темпера­туры воспламенения его в кислороде (температуры начала интен­сивного окисления металла). В противном случае металл под дейст­вием подогревающего пламени резака будет плавиться и принуди­тельно удаляться кислородной струей без необходимого окисления, характеризующего процесс газовой резки. При этих условиях шлак не образуется, и расплавляемый металл, трудно удаляемый кисло­родной струей, будет образовывать на кромках реза наплывы, j-j этом производительность процесса крайне низкая, рез большей ширины и исключительно неровный.

Низкоуглеродистая сталь этому условию удовлетворяет. Темпе­ратура ее плавления составляет ^Л500° С, а температура воспла­менения в кислороде 1350—1360° С. Однако с повышением содержа­ния углерода в стали способность ее поддаваться газовой резке падает (так как температура плавления стали снижается, а темпе­ратура воспламенения в кислороде возрастает). Кроме того в обра­нь

L

зующихся при резке шлаках увеличивается количество неокислен - ного железа, сильно затрудняющего процесс резки из-за образования грата (сплава шлака с металлом), трудно отделяемого от кромок реза.

Тем более не поддается газовой резке чугун, содержание угле­рода в котором составляет более 1,7%.

II. Температура плавления металла должна быть выше темпе­ратуры плавления образуемых в процессе резки окислов.

Низкоуглеродистая сталь образует три окисла железа: FeO с температурой плавления 1270° С, Fe304 с температурой плавления 1538° С и Fe203 с температурой плавления 1562° С. Допуская, что все эти окислы железа присутствуют в шлаке, температура плав­ления которого в среднем ниже 1500° С, можно считать, что низко - углеродистая сталь удовлетворяет и этому условию, тем более, что на поверхности ее при нагревании не образуется пленки туго­плавких окислов, препятствующих контакту кислородной струи с металлом. Однако целый ряд металлов и сплавов, например алюминий, магний, сплавы этих металлов, а также высоколегиро­ванные стали, содержащие высокий процент хрома, этому условию резки не удовлетворяют. При нагревании этих сплавов в процессе

# резки на их поверхности образуется пленка тугоплавкого окисла,

# изолирующая металл от контакта с кислородом.

III. Тепловой эффект образования окисла металла должен быть достаточно высоким. Эго условие диктуется тем, что при резке стали подозревающее пламя резака сообщает металлу сравнительно не­большую часть теплоты — около 5—30% ее общего количества, выделяемого в процессе резки. Основное же количество теплоты (70—95%) выделяется при окислении металла.

Низкоуглеродистая сталь образует при резке три окисла железа, выделяющих при своем образовании в среднем около 627 — 666,8 кДж/моль (150—160 ккал/г-мол). Этого количества теплоты ока­зывается достаточно для протекания эффективного процесса газовой резки стали.

Иначе обстоит дело с резкой меди и ее сплавов. Помимо высокой теплопроизводигельности меди, сильно затрудняющей начало про­цесса резки, главной причиной, делающей газовую резку меди не­возможной, является низкое тепловыделение при окислении, по­скольку при образовании СиО выделяется теплоты всего 156,8 кДж/моль (37,5 ккал/г-мол), а при образовании Си20 169,7 кДж/моль (40,6 ккал/г-мол). Этого количества теплоты для начала и поддер­жания процесса резки меди недостаточно, в связи с чем процесс газо­вой резки этого металла невозможен.

IV. Консистенция образующихся окислов должна быть жидкой, т. е. появляющиеся при резке шлаки должны быть жидкотекучими. Эго условие хорошо выполняется при резке низко - и среднеуглеро­дистой стали, низколегированной стали и титановых сплавов.

Газовая резка сплавов, содержащих высокий процент кремния или хрома сильно затруднена или невозможна. Так, например, не­возможна резка серого чугуна, содержащего высокий процент

кремния (до 3,5—4,5%), окись которого (SiO,) сильно повышает вязкость шлака (см. условие I).

V. Теплопроводность металла должна быть возможно низкой. В противном случае бывает трудно, а иногда и невозможно (при большой массе высокотеплопроводного металла) достигнуть кон­центрированного нагрева металла.

Низкоуглеродистая сталь, теплопроводность которой невелика (коэффициент теплопроводности I =0,63 Дж/(см. -с-К) [X =0,12 кал/(см. - с • сі}, не вызывает трудностей ни в начальный момент, ни в процессе резки. В этом случае подогрев металла в начальной точке реза до воспламенения осуществляется быстро, без заметного отвода теплоты в массу разрезаемого металла.

Что касается начального подогрева до воспламенения таких металлов, как медь и алюминий, то для этих металлов из-за высокой теплопроводности начальный подогрев связан с большими труд­ностями и в большинстве случаев становится возможным только после предварительного подогрева разрезаемых листов или заго­товок до достаточно высокой температуры (меди до 700_________________________ 800° С.

алюминия до 300—500° С). Высокая теплопроводность меди и алю­миния — одна из причин, затрудняющих и делающих невозможной газовую резку этих металлов.

Анализируя приведенные выше условия газовой резки, можно констатировать, что всем этим условиям хорошо удовлетворяет чистое железо и низкоуглеродистая сталь. С повышением содержа­ния углерода в стали способность ее поддаваться газовой резке падает.

Опыт показывает, что углеродистые стали по разрезаемости (с учетом качества) можно делить на следующие четыре группы.

1. Низкоуглеродистая сталь, содержащая до 0,20—0,25% С, режется хорошо и не требует ни предварительного подогрева, ни последующей (после резки) термообработки.

2. Среднеуглеродистая сталь, содержащая 0,25—0,5% С, ре­жется удовлетворительно, но во избежание возможной подкалки кромок, а иногда и образования трещин при жестком закреплении разрезаемого листа или наличии резких переходов в контуре вырезаемых деталей, приводящих к концентрации напряжений, требует предварительного (до 300° С) или сопутствующего подогрева.

3. Высокоуглеродистая сталь, содержащая 0,5—0,7% С, режется плохо, образуя рез с зашлакованными и оплавленными кромками (обычно с приваренным гратом). Резку такой стали рекомендуется производить с предварительным подогревом до температуры не ниже 300° С.

4. Высокоуглеродистая инструментальная сталь, содержащая 0,7—1,2% С, режется очень плохо "и во всех случаях требует предва­рительного подогревало температуры 600—650° С. Резка такой стали связана с сильным зашлаковыванием и оплавлением кромок и обра­зованием на кромках большого количества трудно отделимого грата. Сталь, содержащая более 1,2% С, газовой резке не поддается. 181

Легированные стали по разрезаемости можно делить на две группы: 1) низколегированные, содержащие незначительное количе­ство углерода и легирующих элементов, при котором эквивалент углерода С9КВ sc0,45; в этом случае резка возможна без подогрева; 2) среднелегированные, содержащие повышенное количество угле­рода и легирующих примесей, при котором эквивалент углерода С5К„ > 0,45; такие стали требуют предварительного или сопутствую­щего подогрева.

/ - резка возможна только при предварительном подогреве свыше 350° С и последующем медленном охлаждении в печи; // — необходимы предварительным подогрев до 250—350° С и последующее медленное охлаждение; /// — необходимы пред­варительный или сопутствующим подогрев до 150 — 250* С, охлаждение на спокойном воздухе; IV — при резке стали тол­щиной более 500 мм необходим подогрев не ниже 100 — 150 ^ С;

V — подогрева не требуется

Температура предварительного подогрева может быть определена по эмпирической формуле

ТЛ - 500 КС9КВ(1-Н6)-0,45

где к — коэффициент, учитывающий толщину разрезаемого металла, равный 0,0002; б — толщина стали, мм; величина 0,45 соответствует верхнему пределу С9КВ, при котором возможна резка без подогрева.

В случае необходимое™ применения предварительного подогрева при резке той или иной легированной стали величина температуры может быть установлена также по номограмме (рис. 89). Однако предварительный подогрев стали перед резкой может быть осущест­влен преимущественно при резке массивных поковок или отливок из легированных сталей. Для резки листовой стали, в особенное™ листов больших размеров, может быть эффективно примечен только

сопутствующий подогрев, рассматриваемый в § 6 гл. XXI. Из ЛР''гих металлов так же хорошо, как и железо, газовой резке под­даются титан и его сплавы.