Сущность процесса кислородно-флюсовой резки

Высоколегированные хромистые, хромоникелевые стали, чугун и цветные металлы не могут подвергаться обычной кислородной резке, так как они не удовлетворяют основным условиям резки. Хромистые и хромоникелевые нержавеющие стали на поверхности реза образуют тугоплавкие оксиды хрома с температурой плавления около 2000°С, которые препятствуют нормальному протеканию процесса резки. Поэтому кислородная резка этих сталей требует применения особых способов.

Чугун имеет температуру плавления ниже температуры воспламенения, поэтому при обычной резке чугун будет плавиться, а не сгорать в кислороде. Содержащийся в чугуне кремний образует тугоплавкую окись кремния, которая также препятствует резке.

Цветные металлы (медь, алюминий, латунь, бронза) имеют большую теплопроводность, образуют тугоплавкие окислы и также не поддаются обычной газовой резке. Удалить тугоплавкие окислы можно либо переводом их в легкоплавкие, либо введением в зону реза дополнительной теплоты. Резку высоколегированных сталей можно обеспечить наложением вдоль линии реза низкоуглеродистой стальной полосы, при сгорании которой выделившаяся теплота, а также переходящее в шлак расплавленное железо и его оксиды способствуют разжижению оксидов хрома. Этим способом можно резать нержавеющие стали толщиной до 20 мм, однако при этом рез получается широким, а скорость резки низкая.

Для резки хромистых хромоникелевых нержавеющих сталей, чугуна и цветных металлов применяют способ кислородно-флюсовой резки, сущность которого заключается в том, что в разрез вместе с режущим кислородом вводится порошкообразный флюс, при сгорании которого выделяется дополнительная теплота и повышается температура в зоне реза. Кроме того, продукты сгорания флюса, взаимодействуя с тугоплавкими оксидами, образуют жидкотекучие шлаки, которые легко удаляются из зоны реза, не препятствуя нормальному протеканию процесса. Основным компонентом порошкообразных флюсов, применяемых при кислородно-флюсовой резке металлов, является железный порошок. Железный порошок при сгорании выделяет большое количество теплоты - около 1380 кДж/кг. При выборе железного порошка необходимо иметь в виду, что процесс резки зависит от его химического состава и его грануляции. При использовании порошков, содержащих до 0,4% углерода и до 0,6% кислорода, процесс резки нержавеющей стали протекает устойчиво. Дальнейшее увеличение содержания углерода и кислорода в порошке приводит к увеличению расхода порошка и ухудшению качества поверхности реза. Химический состав железных порошков, применяемых при кислородно-флюсовой резке по ГОСТ 9849-86, приведен в таблице 1 и 2.

Таблица 1 - Составы флюсов для резки чугуна

Таблица 2 - Составы флюсов для резки нержавеющих сталей

При кислородно-флюсовой резке нержавеющих сталей содержание кислорода в порошке не должно превышать 6%. Кислород присутствует в порошке в виде оксидов, которые замедляют процесс резки, так как требуют дополнительной теплоты для их нагрева.

Основными критериями при выборе грануляции железного порошка являются обеспечение его наилучшей транспортировки и регулирование расхода. Опытами установлено, что лучшие результаты при кислородно-флюсовой резке дает железный порошок с размерами частичек от 0,07 до 0,16 мм. Опытами также установлено, что лучшие результаты при резкё нержавеющих хромоникелевых сталей достигаются при добавлении к железному порошку 10-15% алюминиевого порошка. Смесь железного и алюминиевого порошков дает жидкотекучий шлак, температура плавления которого не превышает 1300°С. Для резки нержавеющих сталей применяется алюминиевый порошок марки АПВ.

Для поверхностной и разделительной резки нержавеющих сталей используют в качестве флюса смесь алюминиево-магниевого порошка с ферросилицием или силикокальцием. Алюминиево-магниевый порошок, входящий во флюсовую смесь, сгорая в струе кислорода, повышает температуру пламени, а ферросилиций или силикокальций действуют на оксиды хрома как флюсующая добавка. Составы флюсов, состоящих из железного и алюминиевого порошков, ферросилиция и силикокальция, приведены в таблице.

Основная задача флюса при резке чугуна состоит в разбавлении флюса железом в области реза, снижении в сплаве содержания углерода, а также разжижения шлака, в котором содержится повышенное содержание кислорода. В состав флюсов для резки чугуна входят железный и алюминиевый порошок, кварцевый песок и феррофосфор.

Цветные металлы и сплавы подвергают только кислородно-флюсовой резке с применением флюсов, составы которых приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Составы флюсов для резки цветных металлов