1. AZ OXIGÉN VÁGÁSI FOLYAMAT LÉNYE

Az acél oxigénvágási folyamatának alapja a vas azon tulajdonsága, hogy intenzíven ég egy kereskedelmileg tiszta oxigénsugárban, amelyet 1300-1400 ° C-os nagyságrendű hőmérsékletre melegítenek, közel az acél olvadási hőmérsékletéhez.

A fémet a vágás során oxigén-üzemanyag lánggal hevítik. Tüzelőanyagként acetilént, propán-butánt, pirolízist, természetes, koksz- és városgázokat, kerozingőzöket használnak.

A fémet a vágási vonal elején egy szűk területen felmelegítik, majd a vágási oxigén sugarát a fűtött helyre irányítják, és a vágó elkezd mozogni a tervezett vágási vonal mentén. A fém a lemez teljes vastagságában átég, keskeny rést (vágást) képezve benne. A vas intenzív oxidációja (égése) csak a forgácsoló oxigénsugár felületét határoló rétegekben megy végbe, amely nagyon kis mélységig behatol (diffundál) a fémbe.

1 kg vas elégetéséhez elméletileg 0,29-0,38 m 3 oxigénre van szükség, attól függően, hogy az égés során melyik oxid keletkezik - FeO vagy Fe z 0 4. A gyakorlati oxigénfogyasztás nagymértékben eltérhet az elméletitől, mivel mindkét oxid eltérő arányban van jelen a salakban, a fém egy része olvadt állapotban távozik a vágásból, az oxigén egy része folyékony fémek és salakok fújására fordítódik. , és a környezet számára is elveszik. A vágáshoz 98,8-99,7% tisztaságú műszaki oxigént használnak. Az oxigéntisztaság 1%-os csökkenésével a vágási hossz 1 m-ére vetített fogyasztása 25-35%-kal, a vágási idő pedig 10-15%-kal nő. Ez különösen észrevehető vastag acél vágásakor. Nem célszerű 98% alatti tisztaságú oxigént használni a vágáshoz, mivel a vágási felület nem elég tiszta, mély kockázatokkal és nehezen szétválasztható salakkal.

Létezik egy ún. pulzáló oxigénvágás. Ezt a módszert a VNIIAvtogenmash fejlesztette ki, és abból áll, hogy a kezdeti melegítés után a vágási vonal teljes hosszában vágóoxigént indítanak rá. A vágási folyamat mindössze néhány tíz másodpercet vesz igénybe. Így például egy 219 mm átmérőjű és 15 mm falvastagságú csövet 77 másodperc alatt vágnak át. A vágáshoz szekcionált marókat használnak a fúvókán belüli gázkeveréssel (lásd 90. ábra, és).

2. ALAPVETŐ VÁGÁSI FELTÉTELEK. AZ ACÉL ÖSSZETÉTELÉNEK HATÁSA A VÁGÁSRA

Alapvető vágási feltételek. A fém oxigénnel történő vágásához a következő feltételek szükségesek:

a) a fém égési hőmérsékletének oxigénben az olvadáspont alatt kell lennie, különben a fém megolvad és folyékony állapotba kerül, mielőtt oxigénben égni kezd;

b) a keletkező fém-oxidok a fém égési hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékleten olvadjanak meg, és ne legyenek túl viszkózusak; ha a fém nem felel meg ennek a követelménynek, akkor annak oxigénvágása speciális folyasztószerek használata nélkül lehetetlen, mivel a keletkező oxidokat nem lehet kifújni a vágásból;

c) a fém oxigénben történő égése során felszabaduló hőmennyiségnek elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy biztosítsa a forgácsolási folyamat fenntartását. Az acél vágásakor a fém oxigénben történő égése során a fűtéshez felhasznált hő mintegy 70%-a szabadul fel, és csak 30%-a jut a fűtőlángból;

d) a fém hővezető képessége ne legyen túl magas, ellenkező esetben az intenzív hőelvonás miatt a forgácsolási folyamat megszakadhat.

Az acél összetételének hatása a forgácsolásra. A fent felsorolt ​​feltételeknek leginkább a tiszta vas és az alacsony széntartalmú acélok felelnek meg. A tiszta vas gyulladáspontja oxigénben 1050°C, olvadáspontja 1528°C. Ha az acél 0,7% szenet tartalmaz, az oxigénben lévő gyulladási hőmérséklete 1300 ° C-ra emelkedik, ami megegyezik azzal a hőmérséklettel, amelyen az ilyen összetételű acél olvadni kezd. A. N. Shashkov szerint a vas szelektív oxidációja oxigénben az acélvágás során körülbelül 1130 ° C-on kezdődik, és 1300 ° C-on és magasabb hőmérsékleten intenzív szénkiégés kezdődik.

A gyulladási hőmérsékletet a fém összetételén kívül a fém felületének állapota, darabjainak mérete, nyomása és oxigénáramlási sebessége is befolyásolja. Az érdes felület megkönnyíti a fém meggyulladását oxigénben. A vaspor tiszta oxigénben meggyullad 315 °C hőmérsékleten, azaz sokkal alacsonyabb hőmérsékleten, mint a hengerelt fém. A nagy acéldarab felületén lévő fém 1200-1300°C hőmérsékleten meggyullad. 25 kgf/cm2 nyomáson és 180 m/s oxigénáramlási sebesség mellett a szénacél gyulladási hőmérséklete oxigénben 700-750°C-ra csökken.

Nak nek Kategória:

fémvágás

Az oxigénvágási folyamat lényege

Ebből az egyenletből az következik, hogy 1 g vas elégetéséhez 0,38 g vagy 0,27 l oxigén, illetve 1 cm3 vasra 2,1 l oxigén fogy. Az 1 cm3 vasra jutó tényleges oxigénfogyasztás a forgácsolás során a megadott elméleti értéknél nagyobb vagy alacsonyabb is lehet, mivel a fém egy része oxidálatlan formában fújódik ki a vágott üregből, és a keletkező salak nem csak oxidok, de fémvas is. A vas égése során felszabaduló, meglehetősen jelentős mennyiségű hő megolvasztja a fém felületét, és a keletkező folyékony fém az olvadt oxidokkal együtt a salakba kerül.

A vas vagy az acél alacsony hőmérsékleten nem gyullad meg, mint köztudott, oxigénben; az oxigént például acélpalackokban tárolják és szállítják. A fém oxigénben történő égetésének megkezdéséhez fel kell melegíteni a fémet; az égés indulási hőmérséklete a fém összetételétől függ, és 1000-1200 °C tartományba esik. Az égés indulási hőmérséklete a fém széntartalmának növekedésével emelkedik, miközben csökken a fém olvadáspontja. A fém valódi kiváló minőségű oxigénvágása csak akkor lehetséges, ha a fém szilárd állapotban ég. Ha a fém csak olvasztás közben gyullad meg, akkor a vágási folyamat során jelentős olvadás következik be, és a fém kifolyik a vágott üregből, és a vágás szélesnek és egyenetlennek bizonyul, mint a hővágási módszereknél.

Az oxigén-üzemanyag vágás folyamata a következőképpen ábrázolható. Az oxigén és az éghető gáz keveréke kilép a fáklya előmelegítőjéből, és égve előmelegítő lángot képez. Előmelegítő lánggal a fémet az égés kezdeti hőmérsékletére melegítik, majd a vágófúvóka axiális csatornáján keresztül műszakilag tiszta oxigént juttatnak be. A forgácsoló oxigén eltalálja a felhevült fémet és meggyullad. Megkezdődik a fém égése; ilyenkor jelentős mennyiségű hő szabadul fel, amely az előmelegítő lánggal együtt felmelegíti a fém alatta lévő rétegeket, és az égés gyorsan a mélységben átterjed a fém teljes vastagságára, égetve egy átmenő lyukat, amelyen keresztül a vágó oxigénsugár jön ki, áttörve a fémet. Ha a vágót egy egyenes vagy íves vonal mentén a megfelelő sebességgel tovább mozgatjuk, akkor a fém ezen a vonalon ég el, és a fém elvágódik.

Így az oxigénvágás több folyamatból áll: a fém felmelegítése, a fém oxigénsugárban történő elégetése, a megolvadt salak kifújása a vágott üregből. Az előmelegítő láng általában nem alszik ki, és a teljes vágási folyamat alatt ég, mivel a vas oxigénben történő elégetése során felszabaduló hőmennyiség nem elegendő a vágási zóna teljes hőveszteségének kompenzálására; ha az előmelegítő láng kialszik, akkor a forgácsolási folyamat gyorsan leáll, a fém annyira lehűl, hogy az oxigén már nem hat rá, és a fém égési reakciója oxigénben leáll.

A sikeres oxigénvágáshoz a vágandó fémnek meg kell felelnie bizonyos követelményeknek. A fém égéskezdési hőmérsékletének olvadáspontja alatt kell lennie, azaz a fémnek szilárd, meg nem olvadt állapotban kell égnie. A vágás során keletkező fémoxidok olvadáspontja alacsonyabb legyen, mint magának a fémnek az olvadáspontja. Ebben az esetben az oxidok könnyen kifújódnak a vágott üregből, és a forgácsoló oxigén akadálytalanul hozzáfér az alatta lévő fémrétegekhez. A fém égéshőjének elég nagynak kell lennie, különben túl erős előmelegítő lángra van szükség. A hővezető képesség fokozza a vágási zóna hűtését, és megnehezíti a fém szükséges melegítését. A gyakorlatban csak a vas és műszaki ötvözetei - acélok - felelnek meg az előírt feltételeknek. A legtöbb egyéb, mérnöki munkában használt fém nem felel meg a meghatározott feltételeknek, és nem alkalmas az oxigénvágásra.

Rizs. 1. Az oxigén-üzemanyag vágás folyamatának vázlata: 1 - vágó szájrész; 2 - vágási oxigén; 3 - vágott fém; 4 - fűtő szájrész; 5 - fűtőláng; c - salak

Az öntöttvas nem vágódik az alacsony olvadáspont és a magas égéskezdési hőmérséklet miatt; olvadt állapotban oxigénben ég, ami kizárja a jó minőségű vágás lehetőségét. A rezet nem vágják a magas hővezető képesség és az alacsony fűtőérték miatt. Az alumínium nem vágható a keletkező oxid túlzott olvadhatósága miatt stb. A nagy széntartalmú acélok, az ötvözött ausztenites acélok, a magas krómtartalmú acélok stb., amelyek nem alkalmasak a normál oxigén-üzemanyag vágási folyamatra, oxigénnel vághatók az alábbiakban tárgyalt speciális technikák segítségével.

A vágáshoz a lehető legtisztább oxigénre van szükség; már kis mennyiségű szennyeződés is jelentősen csökkenti a vágási sebességet és nagymértékben növeli az oxigénfogyasztást. Bármilyen ipari éghető gáz, valamint folyékony éghető anyag - benzin, benzol, kerozin stb. - sikeresen felhasználható tüzelőanyagként az oxigénes vágás során előmelegítő lánghoz.

Nak nek Kategória:

Oxi vágási technológia

Fémek oxidációval történő vágásának alapvető feltételei

Nem minden fém és ötvözet vágható oxidációval. Az oxidatív vágás a következő feltételeket követeli meg:

1. A fém gyulladási hőmérsékletének (az égés kezdeti hőmérsékletének) az olvadáspontja alatt kell lennie. Ebben az esetben a fém szilárd állapotban ég; a vágási felület sima, a vágott él felső szélei nem olvadnak meg, a salak formájú égéstermékek oxigénsugárral könnyen eltávolíthatók a vágott üregből, a vágási forma állandó marad.

Ennek a feltételnek a vas- és szénacélok felelnek meg. A műszaki vas állapotától függően (hengerelt fém, por stb.) 1050-1360 °C hőmérsékleten oxigénben ég, míg a vas olvadáspontja 1539 °C.

Az alumínium és ötvözetei oxidációval nem vághatók. Az alumínium gyulladási és olvadási hőmérséklete 900, illetve 660 °C. Ezért az alumínium csak folyékony halmazállapotban éghet el, így lehetetlen tartós vágási formát elérni.

2. A forgácsolás során képződő oxidok és salakok olvadási hőmérsékletének alacsonyabbnak kell lennie, mint a fém olvadáspontja. Ebben az esetben folyékonyakká válnak, és oxigénsugárral szabadon eltávolítják a vágott területről.

A vas vágás közbeni oxidációja során keletkező FeO és Fe304 formájú oxidok olvadáspontja 1350 és 1400 °C, azaz a vas olvadáspontja alatt van. Ezért az alacsony széntartalmú acélok alkalmasak oxidációs vágásra. A 0,65%-nál több szenet tartalmazó acélok olvadáspontja a vas-oxidok olvadáspontja alatt van, és normál körülmények között nehéz oxidációval vágni őket.

Egyes fémek magas olvadáspontú oxidokat képeznek, például alumínium-oxidok - 2050 ° C, króm - körülbelül 2000 ° C, nikkel - 1985 ° C, réz - 1230 ° C.

Ezek az oxidok króm és króm-nikkel acélok, réz és ötvözetei, öntöttvas és egyéb vágásakor tűzállóak a vágandó fémhez képest. A hagyományos oxidatív forgácsolás során nem távolíthatók el a vágási területről, mivel lezárják az oxigénsugár elől a gyulladási hőmérsékletre melegített fém oxidációjának helyét, így a vágás lehetetlenné válik.

3. A fémeknek alacsony hővezető képességgel kell rendelkezniük, hogy ne legyen erős hőelvonás a vágás helyéről, ellenkező esetben a vágási folyamat megszakad.

A réz, alumínium és ötvözeteik magas hővezető képességgel rendelkeznek a vashoz és az acélhoz képest; gyakorlatilag lehetetlen ezeknek a fémeknek a hevítését a gyulladási hőmérsékletre koncentrálni előmelegítő láng segítségével a lemez teljes vastagságán. Ezért ezek a fémek nem alkalmasak a hagyományos oxigénvágásra.

Az oxigén (gáz) vágás egyes fémek azon tulajdonságán alapul, hogy felmelegített állapotban oxigénsugárban égnek. Ebben az esetben a fém felmelegítése gyulladási hőmérsékletére, azaz. az aktív égés kezdetét oxigén-üzemanyag láng biztosítja. Éghető gázként - mint a gázhegesztésnél - acetilén, propán, bután, propán-bután keverékek, földgáz, valamint folyékony éghető anyagok - kerozin és benzin - gőzei használhatók (az oxigénnel kevert kerozingőz maximális lánghőmérséklete 2400-2450 °С, ugyanez a benzinnél 2500-2600 °С).

ábrán A 15.1 az oxigénvágás diagramját mutatja. A forgácsolás azzal kezdődik, hogy a fémet a vágás elején előmelegítő gáz-oxigén lánggal gyulladási hőmérsékletre melegítjük (az acél gyulladási hőmérséklete oxigénben 1100-1300°C). Ezután vágási oxigénsugár kerül beadásra, és a felmelegített fém a vágás teljes vastagságán nagy mennyiségű hő felszabadulásával égni kezd. Ezt a hőt az alatta lévő fémrétegek melegítésére használják. A keletkező oxidokat, valamint a részben megolvadt fémet oxigénsugárral fújják ki a vágásból.

Az oxigén-üzemanyag vágás ugyanazzal a berendezéssel történik, mint a gázhegesztés. A fő megkülönböztető jellemzője a speciális szerszámok használata - hegesztőpisztolyok helyett marók. A vágószerszámok arra szolgálnak, hogy éghető gázt keverjenek oxigénnel, előmelegítő lángot képezzenek, és forgácsoló oxigénsugarat szállítsanak a vágandó fémhez.

Vágási feltételek és vághatóság. Az oxigénvágással a következő tulajdonságokkal rendelkező fémek dolgozhatók fel:

1. Egy fém égési hőmérsékletének (intenzív oxidációja) oxigénben az olvadáspontja alatt kell lennie, különben a fém folyékony halmazállapotúvá válik, mielőtt égni kezd.

2. A fém égése során képződő oxidok olvadáspontjának alacsonyabbnak kell lennie, mint a fém olvadáspontja. Ebben az esetben a fém-oxidoknak kellően folyékonynak kell lenniük, és vágási oxigénsugárral könnyen eltávolíthatók a vágott üregből.

3. A fémnek alacsony hővezető képességgel kell rendelkeznie, különben a vágási folyamat megszakadhat a nagy hőleadás miatt.

Elválasztó oxigénvágás. A vágás történhet manuálisan vagy mechanikusan kézi fáklyával vagy oxigén-üzemanyag vágógépekkel. Az oxigénvágási folyamat gépesítése lehetővé teszi a termelékenység növelését, a vágási minőséget és a vágógépek munkakörülményeinek jelentős javítását. A szeparációs oxigénvágás technológiáját a fém előkészítése, a technika és a forgácsolási módok határozzák meg.

Felületi oxigénvágás. A vágási oxigén sugara ennél a vágási módszernél 15-40°-os szögben a megmunkálási felületre irányul. A szeparációs vágáshoz hasonlóan a fémet a vájtvágás kezdetén és alatt az előmelegítő oxigén-üzemanyag láng és a fém égéshője melegíti fel. De az elsővel ellentétben a vágó előtt található fémet is felmelegíti a mozgó fűtött salak.

Nak nek Kategória:

fémvágás

A fémvágási folyamat lényege

A vágás vagy vágás az alkatrészek (nyersdarabok) elválasztása a metszettől vagy fémlemeztől. A vágás forgácseltávolítással és forgácseltávolítás nélkül is történik. Forgácseltávolítással járó vágási módok: kézi fűrésszel, fémfűrészen, körfűrészen, eszterga- és vágógépeken, valamint gáz-, ívvágás és egyéb módszerek.

A forgács eltávolítása nélkül az anyagokat kézi karral és mechanikus ollóval, huzalvágóval, csővágóval, présollóval és matricával vágják. A vágás magában foglalja a fémvágást is.

Rizs. 1. A kitágítás sémája: 1 - csővég, 2 - karima, 3,4 - görgők, 5 - hornyok, 6 - cső kitágítás előtt, 7 - cső kitágítás után

Rizs. 2. Kézi olló fém vágásához: a - egyenes pengével, b - egyenes jobbos, c - ívelt pengével

Az ollóval történő vágási folyamat lényege a fém alkatrészek szétválasztása egy pár vágókés nyomása alatt. A vágandó lapot a felső és az alsó kés közé helyezzük.

A felső kés leereszkedik, rányomja a fémet és elvágja.

A vágás során a kések által tapasztalt nagy nyomás nagy kúpos szöget igényel p. Minél keményebb a vágott fém, annál nagyobb a penge élezési szöge; lágy fémeknél (réz stb.) 65 °, közepes keménységű fémeknél - 70 - 75 ° és keményeknél - 80 - 85 °. A vágandó fémen a késpengék súrlódásának csökkentése érdekében a pengék egy kis hátsó szöget adnak (1,5-3°).

Sikertörténetek