Файл: Введение Глава Общие сведения о кислородной сварке.docx
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 47
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Условия резки. Кислородной резке подвергаются только те металлы и сплавы, которые удовлетворяют определённым условиям.
Температура воспламенения металла в кислороде должна быть ниже температуры его плавления. Этому требованию соответствуют низкоуглеродистые стали, температура воспламенения которых в кислороде около 1300оС, а температура плавления около 1500оС. Увеличение содержания углерода в стали сопровождается повышением температуры воспламенения в кислороде и понижением температуры плавления. Поэтому с ростом содержания углерода кислородная резка сталей ухудшается.
Температура плавления оксидов металлов, образующихся при резке, должна быть ниже температуры плавления самого металла. В противном случае тугоплавкие оксиды не будут выдуваться струёй режущего кислорода, что нарушит нормальный процесс резки. Этому условию не удовлетворяют высокохромистые стали и алюминий. При резке высокохромистых сталей образуются тугоплавкие оксиды с температурой плавления 2000оС, а при резке алюминия - оксид, температура плавления которого около 2050оС. Кислородная резка их невозможна без применения специальных флюсов.
Теплоты, которая выделяется при сгорании металла в кислороде, должно быть достаточно для поддержания непрерывного процесса резки. При резке стали около 70% теплоты выделяется в результате сгорания металла в кислороде и только 30% её поступает от подогревающего пламени резака.
Образующиеся при резке шлаки должны быть жидкотекучими и легко выдуваться из места реза.
Теплопроводность металлов и сплавов не должна быть слишком высокой, иначе теплота от подогревающего пламени и нагретого шлака интенсивно отводится от места реза, процесс резки становится неустойчивым и в любой момент может прерваться. При резке стали сгорание железа в кислороде происходит в соответствии со следующими реакциями:
Fe + 0,5O2 = FeO + 269 МДж/кмоль,
2Fe + 1,5O2 = Fe2O3 + 272 МДж/кмоль,
3Fe + 2O2 = Fe3O
4 +276 МДж/кмоль.
Из уравнений следует, что на сгорание 1 кг железа расходуется 0,38 кг (0,27 л) кислорода, или на 1 см3 железа требуется 2,1 л кислорода. На практике же расход кислорода в процессе резки может быть выше или ниже теоретического значения, так как часть металла выдувается из полости реза в неокислённом виде и вытекающий шлак содержит не только оксиды, но и металлическое железо. Выделяемое при горении железа значительное количество теплоты оплавляет поверхность металла. Этот жидкий металл увлекается в шлак вместе с расплавленными оксидами. Количество теплоты, образующееся в результате сгорания железа при резке, в 6-8 раз превышает количество теплоты, выделяемой подогревающим пламенем резака.
Указанным условиям удовлетворяет лишь железо и его технические сплавы - стали. Большинство других металлов не поддаются кислородной резке.
Разрезаемость металла. Ниже приведены характеристики разрезаемости углеродистых сталей.
| | ||
| Сталь | Характеристика разрезаемости. | |
| Низкоуглеродистая | При содержании углерода до 0,3% резка без затруднений. | |
| Среднеуглеродистая | С увеличением содержания углерода от 0,3 до 0,7% резка осложняется. | |
| Высокоуглеродистая | При содержании углерода свыше 0,3% до 1% резка затруднена и требуется предварительный подогрев стали до 300-700С. При содержании углерода более 1-1,2% резка невозможна (без применения флюсов). | |
| | | |
Разрезаемость кислородом конструкционных сталей оценивают по содержанию в них эквивалентного углерода:
Cэ = C + 0,16Mn + 0,3 (Si + Mo) + 0,4Cr + 0,2V + 0,04 (Ni + Cu).
Цифры, стоящие перед обозначением элементов, указывают их содержание в сталях (в процентах по массе).
Характеристика разрезаемости конструкционных сталей.
| Содержание | Разрезаемость стали | Марка стали | | |||
| углерода | эквивалентного углерода | | | |||
| До 0,3 | До 0,6 | Возможна резка в любых условиях без ограничений и без подогрева до и после резки. | 15Г,20Г,10Г2,15М, 15НМ и др. | | ||
| До 0,5 | 0,6 - 0,8 | В летнее время - хорошая без подогрева. В зимнее время необходим подогрев до150оС | 30Г, 40Г, 30Г2, 15Х, 20Х, 15ХФ, 10ХФ, 15ХГ, 20М, 12ХНЗА, 20ХНЗА и др. | | ||
| До 0,8 | 0,8 - 1,1 | Резка затруднена в связи с возможностью образования закалочных трещин. Необходим предварительный подогрев до 500оС | 50Г - 70Г, 35Г2 - 50Г2, 30Х - 50Х и др. 12ХМ - 35ХМ, 20ХГ - 40ХГ, 40ХН - 50ХП, 12Х2Н4А - 20Х2Н4А, 40ХФА, 5ХНМ, ШХ10, 25ХМФА и др. | | ||
| Более 0,8 | Более 1,1 | Резка затруднена в связи с возможностью образования трещин после резки. Необходим предварительный подогрев до 300-400оС и замедленное охлаждение металла после резки. | 25ХГС - 50ХГС, 33ХГС - 40ХС, 20ХЗ, 35ХЮА, 37ХНЗА, 35Х2МА, 25НВА, 38ХМЮА, 40ХГМ, 45ХНМФА, 50ХГА, 50ХТФА, 5ХНМ, 12Х2НЗМА, ШХ15, ШХ15СГ и др. | | ||
| |
Влияние легирующих элементов на разрезаемость стали при кислородной резке.
| | ||
| Элемент | Разрезаемость стали | |
| Марганец | При содержании до 0,6% Mn резка выполняется без затруднений, однако твёрдость поверхности реза значительно повышается по сравнению с твёрдостью основного металла. | |
| Кремний | При содержании до 0,2% С и до 4% Si металл разрезается без затруднений. При содержании свыше 0,2% С и до 2,5% Si резка выполняется удовлетворительно. | |
| Хром | Стали, содержащие до 0,7% С и до 1,5% Cr, подвергаются резке без затруднений. При содержании до 0,4% С и до 5% Cr необходим предварительный подогрев, который позволяет избежать закалки. Если содержание Cr превышает 6%, сталь не разрезается. | |
| Никель | При содержании до 0,5% С и до 35% Ni сталь разрезается удовлетворительно, если в её составе нет значительного количества других элементов. | |
| Вольфрам | Сталь, содержащая до 0,7% С и до 10% W, разрезается без затруднений. При содержании 10-15% W резка возможна только с предварительным подогревом. | |
| Молибден | Содержание Mo до 2% не влияет на процесс резки. При содержании свыше 3,5% Мо резке поддаются только стали, которые содержат не более 0,3% С. | |
| Медь | Содержание Cu до 0,7% не влияет на процесс резки. | |
| Алюминий | Содержание до 0,5% Al на процесс резки не влияет. При большем его содержании ухудшается процесс резки. При содержании свыше 10% Al сталь не разрезается. | |
| Сера и фосфор | Если общее содержание этих элементов не превышает 0,1%, на процесс резки они влияния не оказывают. | |
| | | |