небольшим избытком ацетилена - направляют при сварке больше на пруток, которым также производят помешивание сварочной ванны. Для улучшения механических свойств металл шва после сварки проковывают при 100- 150° С. Проковка при температуре ниже 100° С или выше 150° С может вызвать трещины. Сварка литых цинковых деталей затрудняется присутствием алюминия в литейном сплаве. Оцинкованные листы и трубы лучше сваривать бронзой, так как при температуре ее плавления цинковое покрытие еще не расплавляется.

Сварка титана. Сварка титана требует предварительной тщательной очистки кромок. Сварку нужно производить с применением флюса, содержащего 30-70% KHFa, 20-30% КС1 и 1-20% ВаСЬ. Требуется соответствующая квалификация сварщика. Титан хорошо паяется твердыми серебряными припоями.

Титан плохо поддается газовой сварке. Лучшие результаты получают при аргоно-дуговой сварке титана.

ГЛАВА VII

КИСЛОРОДНАЯ РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

§ 1

Сущность и основные условия резки

Сущность процесса резки. Кислородная резка * стали основана на свойстве железа гореть в струе чистого кислорода, будучи нагретым до температуры, близкой к температуре плавления.

Температура загорания железа в кислороде зависит от состояния, в котором оно находится. Так, например, железный порошок загорается при 315° С, тонкое листовое или полосовое железо - при 930° С, а поверхность крупного куска стали - при 1200-1300° С. Горение железа происходит с выделением значительного количества тепла и может даже поддерживаться за счет теплоты сгорания железа.

Начальной реакцией при резке стали будет

Рез -f- 0,502 = РеОтв -f- 64 ккал/кг. Для жидкой FeO уравнение реакции имеет вид: 0,947 Реид, -f 0,502 = FCg 0 -f 49 ккал/кз.

Дальнейшее окисление идет по уравнению: ЗГеО + 0,502 = FcgO -f 74 ккал/кг,

а в случае резки металла большой толщины, частично, по уравнению

2FeO + 0,502 = Ре20з -f- 62,7 ккал/кг.

* Кислородная резка входит в группу процессов так называемой термической резки металла, объединяемых общим названием «газовая резка металлов». В эту группу, кроме кислородной резки, входят: кислородно-флюсовая, кислородно-дуговая, воздушно-дуговая, плазменно-ду-говая и плазменная резка металлов.

Рез04 +0,788 Fe.

Для реакции образования Feo,9470 на I дм кислорода требуется 0,57 см Fe. Фактический расход режущего кислорода составляет примерно 1,75 дм Ог на 1 см Fe. Окисел Feo,9470 имеет температуру плавления 1370° С, т. е. значительно ниже температуры плавления железа.

Скорость реакции Fe + 0 = FeO пропорциональна УРреакц, где Рреанц - давлсние кислорода в месте реакции. При повышении давления кислорода в струе процесс резки ускоряется за счет повышения скорости реакции окисления и за счет более быстрого удаления окислов из места разреза.

Нагревание металла при резке производят газокислородным пламенем. В качестве горючих при резке могут применяться ацетилен, пропан-бутан, пиролизный, природный, коксовый и городской газы, пары керосина *.

Кроме подогрева металла до температуры горения в кислороде, подогревающее пламя выполняет еще следующие дополнительные функции:

подогревает переднюю (в направлении резки) верхнюю кромку реза впереди струи режущего кислорода до температуры воспламенения, что обеспечивает непрерывность процесса резки;

вводит в зону реакции окисления дополнительное тепло, покрывающее его потери за счет теплопроводности металла и в окружающую среду; это имеет особенно важное значение при резке металла малой толщины;

создает защитную оболочку вокруг режущей струи кислорода, предохраняющую от подсоса в нее азота из окружающего воздуха;

подогревает дополнительно нижнюю кромку реза, что важно при резке больших толщин.

Мощность подогревающего пламени зависит от толщины и состава разрезаемой стали и температуры металла перед резкой.

* При резке под водой -пары бензина.

Металл нагревают на узком участке в начале реза, а затем на нагретое место направляют струю режущего кислорода, одновременно передвигая резак по намеченной линии пеза. Металл сгорает по всей толщине листа, в котором образуется узкая щель. Интенсивное горение железа в кислороде происходит только в слоях, пограничных с поверхностью режущей струи кислорода, который проникает диффундирует) в металл на очень малую глубину.

С момента начала резки дальнейший подогрев металла до температуры воспламенения происходит, в основном, за счет тепла реакции горения железа. При чистой, свободной от ржавчины и окалины поверхности, резка может продолжаться и без дополнительного подогрева. Однако лучше продолжать резать с подогревом, так как это ускоряет процесс.

Приход тепла при резке листовой стали толщиной 25 мм слагается из:

тепла подогревательного кислородно-ацетиленового

пламени................ 28-29%

тепла реакции окисления железа........71-72%

100%

Расход тепла при резке листовой стали толщиной 25 мм (%):

подогрев режущего кислорода ...... 2,5

нагрев стали до температуры воспламенения 6 потери тепла через теплопроводность металла 36,6 потери тепла на излучение и конвекцию . . 20,0

» » со шлаками........ 20,4

» » с отходящими газами..... 14,5

100,0

Для заготовительной резки стали применяют кислород чистотой не ниже 98,5-99,5%. С понижением чистоты кислорода резка идет медленнее и требует большего расхода кислорода. Например, в пределах чистоты кислорода от 99,5 до 97,5% понижение чистоты на 1% увеличивает расход кислорода на 1 м шва на 25-35%, а время резки -на 10-15%. Это особенно заметно при резке стали больших толщин. Применять для заготовительной резки кислород чистотой ниже 98,5% не следует, так как поверхность реза получается недостаточно чистой, с глубокими рисками и трудновтделяемыми шлаками (гратом).

Скорость резки, толщина металла, расход ацетилена в подогревающем пламени и эффективная мощность пламени связаны между собой зависимостью (рис. 75).

Как показал анализ шлака, 30-40% удаленного из реза металла составляет не сгоревшее, а только расплавившееся железо; 90-95% окислов состоят из FeO, которая после удаления из реза реагирует по уравнению

I 1 I

/600

1,0 2,0 3,0 it,0 Скорость резка, см/сек > толщину металла,см

Рис. 75. Зависимость эффективной мощности пламени от расхода ацетилена, скорости резки и толщины металла (по данным В. С. Голов-ченко)

/,5 1.8 21 2 и 21 ЗМ Скорость резки m/v

Рис. 76. Влияние предварительного подогрева металла иа скорость резки

Основные условия резки. Для процесса резки металла кислородом необходимы следующие условия:

температура горения металла в кислороде должна быть ниже температуры плавления, иначе металл будет плавиться и переходить в жидкое состояние до того, как начнется его горение в кислороде;

образующиеся окислы металла должны плавиться при температуре более низкой, чем температура горения металла, и не быть слишком вязкими; если металл не удовлетворяет этому требованию, то кислородная резка его без применения специальных флюсов невозможна, так как образующиеся окислы не смогут выдуваться из места разреза;

количество тепла, выделяющееся при сгорании металла в кислороде, должно быть достаточно большим, чтобы

обеспечить поддержание процесса резки (см. баланс тепла резки, приведенный выше);

теплопроводность металла не должна быть слишком высокой, так как иначе, вследствие интенсивного теплоотвода, процесс резки может прерываться.

Влияние состава стали на резку. Перечисленным выше условиям наиболее полно отвечают стали с небольшим содержанием углерода и легирующих при.месей. Низко- и среднеуглеродистые, а также низколегированные стали при содержании углерода до 0,3% хорошо, режутся кислородом, достаточно легко поддаются резке.

Способность стали подвергаться резке можно оценить по ее химическому составу, пользуясь формулой эквивалента углерода

СЭ=С -Ь 0,4Сг -Ь 0,3 (Si -Ь Мо) Ч- 0,2V -Ь 0,1 бМп -f 0,04 (Ni -Ь Си),

где Се - эквивалент углерода; символы элементов в формуле обозначают их содержание в стали в весовых процентах.

О Р и м е р. Сталь состава: С - 0,2; Мп - 0,8; Si - 0,6. Тогда Сэ = 0,2-f 0,16-0,8-Ю,3-0,6 => 0,508. Сталь относится к группе I (см. табл. 25).

В табл. 25 приведена классификация сталей по их способности разрезаться кислородом.

Таблица 25 Классификация сталей по разрезаемости их кислородом

До 0,6

0,61-0,8

До 0,3

До 0,5

10-25; МСт. 1-МСт. 4,15F,20F!

10Г2; I5M; 15НМ.

,30-35; ЗОГ-40Г; 15Х; 20Х; 20ХФ и др

Режутся хорощо в любых условиях и не требуют термообработки

Режутся удовлетворительно. Летом - резка без подогрева. Зимой и при резке больших сечений - подогрев до 120° С

Производительность резки зависит также от распределения подогрева. Применение нескольких подогревающих пламен увеличивает скорость резки по сравнению с таковой при одном подогревающем пламени (при равных расходах ацетилена в обоих случаях). Общий предварительный подогрев металла при резке (до любой температуры) позволяет значительно увеличить скорость резки (рис. 76).