Лекция. Сущность процесса кислородно-флюсовой резки

Как указывалось ранее, некоторые металлы и сплавы не поддаются обычному процессу кислородной резки в связи с образованием тугоплавких окислов, а также вследствие недостаточного теплового эффекта сгорания металла.

Удаление тугоплавких окислов возможно либо путем их перевода в более легкоплавкие соединения (с температурой плавления Т_пл.ок ниже Т_пл.м или близкой к ней), либо путем создания вблизи поверхности большого градиента температур. В последнем случае в очень тонком слое у поверхности разрезаемого металла создавались бы температуры, способные расплавить окисел с T_nл.ок > Т_пл.м, не приводя к заметному объему расплавления разрезаемого металла. Для создания такого градиента температур необходимо концентрированное введение дополнительного тепла.

Увеличение мощности подогревательного пламени в связи с малой концентрацией ввода тепла не может создавать необходимого градиента температур. Это и приводит к получению грубых разрезов с большой долей выплавленного несожженного металла. Подобным же образом может действовать и подогрев кислородной струи.

Большего эффекта можно достигнуть концентрированным вводом дополнительного тепла непосредственно в реакционное пространство, т. е. вместе со струей режущего кислорода. На этом принципе основан разработанный ещё в 1950 г. способ кислородно-флюсовой резки, применяемый для резки высоколегированных хромом сталей, а также для резки чугуна, меди и сплавов на ее основе.

При кислородно-флюсовой резке в кислородную режущую струю дополнительно вводятся порошкообразные флюсы, частицы которых, сгорая, дают значительный тепловой эффект, способствуя плавлению тугоплавких окислов на поверхности контакта кислорода с обрабатываемым металлом без значительного расплавления кромок металла под этим поверхностным слоем. Основой таких порошкообразных флюсов является железный порошок.

В процессе горения флюса образуются высоконагретые частицы FeO, которые способствуют образованию комплексных более легкоплавких соединений (FeО^.SiО₂; FeО^.Cr₂О₃ и др.) и облегчают доступ кислорода к неокисленным частям металла вследствие удаления тугоплавких окислов. Для меди и сплавов на медной основе подобное действие могут оказывать фосфорные окислы и в некоторой степени алюминиевые. Введение А1 при этом способствует и повышению термического эффекта горения порошкообразного флюса.

В некоторых случаях удалению тугоплавких окислов способствует абразивное действие частиц, увлекаемых потоком кислорода режущей струи. Применение для этой цели кварцевого песка позволяет удалять окислы хрома с поверхности реза при обработке высокохромистых сталей. Одновременно возможно и некоторое флюсование окислов с образованием силикатов (SiО₂^.Cr₂О₃ и др.).

Как показало применение кислородно-флюсовой резки для различных металлов и сплавов, в качестве флюсов успешно могут использоваться смеси железного порошка, кварцевого песка, железной окалины, феррофосфора и алюминия с размером частиц 0,1-0,25 мм. Составы флюсов, применяемых для резки различных металлов и Сплавов, приведены в табл. 24.

Таким образом, в дополнение к процессам окисления металла и выдувания расплавленных шлаков при обычной резке, при кислородно-флюсовой резке имеет место интенсификация температуры в реакционном пространстве в результате сжигания порошка флюса (железа, феррофосфора, алюминия), сопровождаемая флюсованием тугоплавких окислов и абразивным их удалением (окалиной, кварцевым песком, глиноземом). Кислородно-флюсовая резка применяется как разделительная и как поверхностная. Для ее выполнения требуется специальная аппаратура.