Сварка и резка металла при высокой температуре

Газовая сварка и резка металлов

Газовая сварка широко применяется при соединении изделий из чугунных сплавов, ремонте материалов, состоящих из тонкой углеродистой стали, заварке дефектов литья в цветных или черных металлах. Процесс происходит путем розжига материала высокотемпературным пламенем, которое образуется при сжигании кислорода в чистом виде и горючей смеси. Присадочная проволока используется для выставления зазора кромок расплавленным металлом.

Особенности выполнения газовой сварки

В процессе выполнения работ возможно регулировать состав смеси, в чем помогает редуктор. Мощность и температура пламени регулируется в зависимости от типов работ. Существует несколько видов газовой сварки:

• Окислительное.
• Восстановительное, которое используется для большинства соединений, материалов.
• С повышенным уровнем горючей смеси.

В расплавленной ванне при процессах сварки происходят два основных процесса, восстановление и окисление. Структура прилегающего металла в основном крупнозернистая, для более прочного соединения.

Для улучшенных показателей прочности выполняется нагрев до максимальных температур, своего рода ковка металла.

Несколько основных особенностей при работе газовым оборудованием:

• Газовая сварка стальных материалов низкоуглеродистого типа производится различными типами газа, присадочный элемент состоит из стальной проволоки, с малым количеством содержания углерода.
• Легированные стали подвергаются сварке материалами, которые взаимодействуют с составом. Например, жаропрочные детали из нержавеющей стали свариваются с применением никелевой проволоки, некоторые марки материала потребуют использования молибдена.
• Медные изделия свариваются на повышенных температурах, большая текучесть металла потребует минимального зазора соединений. Присадочный материал состоит из медной проволоки и флюса, который используется для раскисления шва.
• Латуневые соединения производятся путем применения присадки из идентичного материала. В силу летучести цинка, для избегания образования пор, при сварке подается большее количество кислорода.
• Бронзовые сплавы свариваются восстановительным типом пламени, не выжигая основные компоненты металла. Для присадки используется идентичный материал с применением кремния, способствующего раскислению шва и металла.

Газовая сварка труб

Стоит заметить, что при работе с алюминием или магнием процессы окисления текут быстрее. Участок обработки и шов имеют различные параметры и характеристики, расположенный в непосредственной близости участок прилегания отличается пониженной прочностью, склонен к преждевременным деформациям.

Принцип действия газосварки

Кислород и горючий газ подаются в устройство через патрубки, происходит воспламенение через сопло, вентилями производится регулировка мощности пламени. Пламя состоит из нескольких основных частей, факела, процесса восстановления и ядра. Наиболее высокие температурные параметры наблюдаются в ядре, процесс происходит частью пламени между ядром и восстановлением.

Воздействие высоких температур на поверхности материалов влекут за собой защиту области сварки от излишнего воздуха, в котором имеются примеси тяжелых газов. Высокие показатели при резке металлов позволяют выполнять работы с высокой точностью, производить необходимые изделия. Существуют различные типы газовой сварки.

Оборудование для сварки

Газ для сварки играет большую роль в плотности, качестве соединения, популярным газом при использовании обозначен ацетилен.

Технология газовой сварки

Технология газовой сварки происходит с использованием присадки из легко сплавного материала, основной задачей которого является наполнение кромки материалов. Ацетиленовая горелка используется для оплавления кромок путем нагрева, после чего происходит соединение. Второй способ подразумевает наплавку или напыление, при зависимости от типа металла и оборудования. Отличие способов в расходе газовой смеси, подвергаемым к обработке материалам, затрачиваемом времени на операцию.

Опыление двух соединений металла затребует больших температурных показателей, на это потребуется повышенное количество горючей смеси. Для нагрева присадочных прутков не требуется высоких температур, структура инструмента состоит из легкоплавких материалов. Существует специальный вид электродов для соединения материалов инверторным типом оборудования.

Техника газовой сварки с применением различных присадок значительно прочнее, приятнее на внешний вид, процесс происходит быстрее, а расходы горючей смеси меньше в разы.

Применяется данная технология сварочных работ в различных сферах, соединение трубопроводов технологического направления, запасных частей машин, наплавление прутка, ковка различных фрагментов.

Для процесса сварки газом потребуются основные элементы:

• В качестве газа при большинстве случаев используется пропан. Подойдет различного типа газ с инертной текучестью.
• Катализатором к воспламенению выступает баллон с кислородным газом.
• Шланги для отвода газовой смеси, сопло, редуктора на баллоне и рукояти.

Калибровочное сопло распыляет газовую смесь под давлением, для поджига применяется кремниевая пьеза-зажигалка, после чего регулируется насыщенность смеси, сила пламени.

Плюсы и минусы газовой сварки

В каждом виде производимых работ подразумевает наличие определенных достоинств и недостатков. Соединение сварочным способом возможно с применением различного оборудования, инструментов и зависит от свойств материала. Преимущества и недостатки газовой сварки определяются несколькими моментами.

• Одним из важнейших достоинств газовой сварки является оснащение оборудованием, отсутствие в потребности к энергоносителям. Сварочные работы возможно выполнять с наличием двух баллонов и резака. Отличное решение для удаленных мест от электроэнергии.
• Соединение тонколистовых металлов производится очень аккуратно, качественно за счет возможной регулировки расстояния пламени, температурных режимов.
• Транспортировка не требует больших затрат, для перемещения и хранения нет необходимости приобретать специальные приспособления.
• Надежный шов, качественные работы позволяют не беспокоиться о долговечности сварочных соединений.

Недостатки газовой сварки:

• Сварка изделий с высокой точностью подразумевает от оператора высокой квалификации, изделия производятся медленно.
• Большой окружной диапазон, высокая температура.
• Требуются повышенный расход компонентов, сварочного газа и проволок.

Материалы для выполнения сварки с использованием газа

Технологический процесс с применением газовых материалов зависит от ряда причин и факторов. Основным и не изменяемым газом является кислород при технологически чистом виде. Предназначение состоит в активации процессов горения металлических деталей для соединения в последующем времени. Газ транспортируется, содержится под высоким давлением для продолжительной работы вне заправочной станции. Хранение, контакты с техническими маслами недопустимо, а также не рекомендуется использовать кислород под прямыми солнечными лучами.

Получение чистого кислорода происходит из обычного воздуха, для очистки используются специальные устройства. Кислород делится на категории, бывает высший, первый и второй сорта. Работа с материалами невозможна без сопутствующего кислороду газа. При большинстве случаев применяется ацетилен бесцветного типа. Ацетилен производится путем соединения воды с карбидом кальция, при определённых температурных воздействия взрывоопасен.

Ацетилен для сварки

Использование ацетилена обуславливается высокими температурными показателями при сварке соединений, более дешевые аналоги не дают возможности производить качественную работу из-за недостаточной температуры горения.

Проволока и флюс для выполнения сварки

Проволока используется для сварки газа, необходима для восполнения ячеек высвобождаемых соединений. Применение флюса и проволоки дает возможность создавать правильно сформированный шов, с необходимыми характеристиками. Чистота, отсутствие признаков коррозии на материале проволоки дает возможность выполнять качественное изделие, в отдельных случаях возможно использовать кусок того же самого материала, который подвергается сварке. Флюс обеспечивает защиту от окислов, других окружающих установленный метал воздействий.

Пренебрегать использованием флюса для выполнения сварки возможно только при изготовлении материалов из углеродистой стали. Борная кислота, используемая в качестве флюса, наносится на детали из меди, магния или алюминия.

Оборудование для газовой сварки

Кроме используемых газов и баллонов, необходимо наличие других технологических элементов:

1. Для газовой сварки применяют оборудование, как затвор водяного типа, обеспечивающий защиту от обратной тяги огня. Расположение происходит между емкостью с ацетиленом, газовым соплом.
2. Редукторы используются для контроля уровня газа на выходе из баллона. Существуют различные модели, обратного или прямого действия. Модификации для работы со сжиженным газом подразумевают наличие рубцов внутри конструкции, что позволяет исключить вымерзание.
3. Шланги специального типа используются для подачи газа к горелке. Маркировка происходит разным цветом в зависимости от максимального давления.
4. Горелка необходима для смеси горючей смеси, последующего воспламенения газов. Различные модификации делятся на инжекторные и обычные типы. Также разделение происходит по мощности, необходимой при работе.
5. Газовая сварка производится на обустроенном столе. Оборудуется столешницей для удобной, продуктивной работы. Аппарат для газовой сварки и резки должен соответствовать параметрам безопасности. Вытяжная вентиляция помогает сварщику, позволяет производить процессы с максимальной скоростью.

Оборудование для газовой сварки включает в себя огромный спектр приборов и механизмов. В совокупности оборудование позволяет проводить работы при удаленном от энергетических источников месте. Каждый вид оборудования обустроен под тип используемого газа при грамотном соблюдении техники безопасности.

Как выполняется газовая сварка в полуавтоматическом режиме

Полуавтоматическая газовая сварка подразумевает гибридный метод соединения металлов. Применяется с использованием защитного газа и электрической дуги, процесс происходит следующим образом:

• Пуск механизмов, подготовку инструментов к работе.
• В специальное отверстие продевается проволока, в непосредственной близости к горелке.
• Редуктором контролируется, выставляется уровень горючей смеси.
• Скорость подачи проволоки контролируется специальным механизмом на барабане.
• Устанавливается напряжение, другие параметры на полуавтомате.
• Перед началом процесса необходимо выставить под правильным углом горелку.

Для качественного соединения, равномерного получения шва, при использовании такого вида сварки, разработаны параметры в соответствии с ГОСТом.

Давление редуктора должно быть при определенных величинах, тип и параметры шлангов. Баллоны для содержания газа должны быть опрессованы и проверены, горелки и проволока отличаются по параметрам, должны соответствовать установленным порядкам. Проверку необходимо производить перед тем, как сваривать металлы.

Меры предосторожности и правила использования газовой горелки

Процесс сварки может навредить как работнику, так и окружающим при не соблюдении элементарных правил техники безопасности. Запрещается производить газосварочные работы в замкнутом помещении, или оно должно быть оборудовано хорошей вентиляцией. Защитные очки препятствуют влиянию лучей на сетчатку глаз, а также брызг металла.

Сварочный пост должен содержаться в чистом состоянии, баллоны хорошо закреплены на своих местах, проверены опрессовкой. Газовые баллоны перевозятся на специализированных носилках либо тележке. При транспортировке оператор обязан установить на верхнюю часть емкости защитное устройство. Выполнение работ производится пламенем, отходящим в другую сторону от баллонов. При ограниченном пространстве устанавливается защитный металлический щит, контролируется температура.

Газопламенная сварка и резка металлов

Сущность процесса газовой сварки и резки

Газовая сварка это — сварка плавлением, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси газов, сжигаемой с помощью горелки.

Газовая резка — представляет собой процесс основанный на сгорании (быстром окислении) металла в струе кислорода и удалении этой струей образующихся окислов.

При газопламенной сварке и резке металлов для нагрева используют газовое пламя получаемое при сгорании горючего газа в смеси с кислородом, в специальных горелках.

В качестве горючих газов применяют ацетилен, водород, природные газы, нефтяной газ, пары бензина, керосина и др. Наибольшее распространение получил ацетиле так как имеет самую высокую температуру по сравнению с пламенем других газов.

При газовой сварке кроме кромок свариваемых деталей расплавляются присадочный материал, который вводится в пламя горелки. После затвердевания жидкого металла образуется сварной шов.

К преимуществам газовой сварки относятся:

• простота способа;
• несложность оборудования;
• отсутствие источника электрической энергии.

К недостаткам газовой сварки относятся:

• меньшая производительность;
• сложность механизации,
• большая зона нагрева и более низкие механические свойства сварных соединений, чем при дуговой сварке.

Газовую сварку используют при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали толщиной 1-3 мм, сварке чугуна, алюминия, меди, латуни, наплавке твёрдых сплавов, исправлении дефектов. литья и др.

Виды сварочного пламени

Сварочное пламя образуется в результате сгорания горючих газов или паров горючих жидкостей в смеси с техническим кислородом. При этом пламя имеет сложную структуру и строение, которое показано ниже на рисунке. Качество газовой сварки во многом зависит от правильности регулировки пламени, которое сварщик выставляет «наглаз» по форме и цвету. Поэтому очень важно знать строение и структуру пламени газовой горелки, чтобы учитывать это в повседневной работе. Форму, цвет и структуру пламени горелки меняют соотношением ацетилена и кислорода,подаваемых в зону горения. В качестве примера рассмотрим строение ацетилен-кислородное пламя.

Составляющие ацетилен-кислородного пламени: 1-ядро; 2-восстановительная зона; 3-факел пламени

Ядро пламени имеет форму цилиндра с заостренным концом, вокруг которого расположена ярко светящаяся оболочка. Длина ядра пламени регулируется скоростью подачи газовой смеси и ее качественным составом. Диаметр ядра зависит от размеров мундштука и расхода горючей смеси.

Строение пламени меняется при изменении соотношения смеси и может быть: нормальным,науглероженным и окислительным.

Нормальный (восстановительный) вид сварочного пламени

Нормальное пламя получается, когда на один объем горючего газа подается один объем кислорода. Если в качестве горючего газа принят ацетилен, то процесс его нормального сгорания можно записать в следующем виде: С₂Н₂+ О₂ = 2СО+ Н₂.

При этом продукты неполного сгорания догорают за счет кислорода, присутствующего в атмосферном воздухе. Так как абсолютно чистых веществ в природе не бывает и кислород содержит в себе некоторое количество примесей, то нормальное пламя получается при некотором его повышенном значении, то есть при соотношении ацетилена и кислорода, равном 1,1 -1,2. Ядро нормального пламени светлое со слегка затемненной восстановительной зоной и факелом. По форме ядро пламени напоминает цилиндр с четкими очертаниями и закругленным концом. Диаметр ядра зависит от размера мундштука сварочной горелки, а длина — определяется скоростью выхода газовой смеси. Вокруг ядра пламени размещается светлая оболочка, в которой происходит сгорание раскаленных частиц углерода. При высокой скорости подачи газа пламя способствует сгоранию металла и выдуванию его из сварочной ванны.

Восстановительная зона газового пламени имеет более темный цвет и располагается в пространстве в пределах 20 мм от конца ядра. Температура пламени в этой зоне может достигать 3150°С (при сгорании ацетилена). Размер восстановительной зоны зависит от номера сварочного мундштука. При помощи этой зоны пламени нагревают метал, плавят его и ведут сварку. Остальная часть пламени, расположенная за восстановительной зоной, состоящая из углекислого газа, паров воды и азота, имеет значительно меньшую температуру.

Науглероживающий вид сварочного пламени

Науглероженное пламя получается, когда соотношение ацетилена и кислорода превышает указанное соотношение, то есть становится больше значения 1,1. Теоретически науглероженное пламя получается, когда в горелку подается 0,95 объема кислорода и менее. В этом случае ядро пламени увеличивается в объеме и теряет свои очертания. Недостаток кислорода в таком пламени приводит к неполному его сгоранию, и оно начинает коптить. Избыток ацетилена в науглероженном пламени приводит к его разложению на углерод и водород. Углерод из пламени переходит в металл, науглероживая его. Обычно науглероженное пламя применяют для сварки алюминия и наплавке твердых сплавов.

Восстановительная зона науглероженного пламени светлая и практически сливается с ядром.Температура такого пламени ниже, поэтому работать с ним более тяжело. Для перевода пламени в нормальное состояние увеличивают подачу кислорода или снижают подачу ацетилена.

Окислительный вид сварочного пламени

Окислительное пламя получается при недостатке ацетилена, то есть соотношение ацетилен :кислород становится меньше 1,1. Практически окислительное пламя получается при объеме кислорода, превышающем в 1,3 объем ацетилена. Ядро такого пламени укорачивается и заостряется, а его края становятся расплывчатыми, цвет бледнеет. Температура такого пламени выше температуры нормального. Избыточный кислород окисляет железо и примеси, находящиеся в стали, что в конечном итоге приводит к хрупкости сварочного шва, пористости его структуры, обедненной марганцем и кремнием. Поэтому при сварке сталей окислительным пламенем пользуются присадочной проволокой с повышенным содержанием этих элементов, являющихся раскислителями. Самая высокая температура нормального пламени достигается в восстановительной зоне.

Состав сварочного пламени

Примерный химический состав нормального ацетилен-кислородного пламени приведен ниже в таблице.

Нужно отметить, что ацетилен-кислородная смесь дает самую высокую температуру пламени. Изменение горючих газов несколько снижает температуру пламени и распределение ее по объему.

Резка и сварка металлов

Сварка металлических деталей и их разрезание — противоположные процессы. Один из них соединяет их в общую конструкцию, а второй разделяет на части. Однако, применяя электродуговую сварку можно разрезать с ее помощью металлическую деталь. Резка и сварка металлов объединяются в один процесс.

Перед началом сварочного процесса осуществляются подготовительные работы. После правки и разметки деталей согласно чертежу должно производиться разрезание по намеченным линиям. Для этого применяют ножницы по металлу, гильотину и другие способы. Одним из них является электродуговая сварка. Отрегулировав силу тока, можно осуществлять резку металла сваркой при любой толщине.

Область применения

Конечная цель резки состоит в получении заготовок нужного размера при разделении металла на части. При серийном производстве или при необходимости разрезать материал большой толщины применяют резку металла электродуговой сваркой. Поскольку метод не обладает высокой точностью, его с успехом применяют для демонтажа больших конструкций, например, трубопроводов. Привлекает простота этого способа.

Требование к высокой квалификации сварщика не предъявляется. Для сварки и резки из оборудования необходим сварочный аппарат, а из инструментов — специальный электрод.

Технологический процесс

Технологии электродуговой сварки и резки металла начинается одинаково. Сварочный аппарат подключают к сети. Одним кабелем он подсоединяется к детали, а вторым к держателю с электродом. Величину тока выставляют в зависимости от толщины материала и размера электрода. Постукивая электродом по металлической поверхности, возбуждают дугу. Металл под воздействием высокой температуры начинает плавиться.

При соприкосновении с кислородом воздуха происходит окисление начинающего твердеть металла. Это может привести к возникновению дефектов в виде окислов. Чтобы этого избежать используют инертный защитный газ. Чаще всего в этой роли выступают аргон и гелий. Газ, который используется для резки и сварки металлов подают в сварочную ванну.

Резка имеет три разновидности:

1. Разделительная. Предполагает возможность вытекания расплавленного металла из получившегося разреза. Диаметр электрода больше, чем ширина листа. Если лист расположен в вертикальной плоскости, то сварку производят методом сверху вниз. Электрод располагают перпендикулярно и совершают перемещение вдоль намеченной линии. Если должны быть выполнены сквозные отверстия, то начинать следует с них.
2. Поверхностная. Применяется, когда требуется проложить на поверхности металла различного рода канавки, а также убрать дефекты в виде наплывов. Для получения широких канавок электродом совершают поперечные колебательные движения. Перемещение делают при небольшом погружении электрода вглубь металла.
3. Вырезка отверстий. Сначала делают небольшое отверстие, а затем расширяют до нужного размера. Допустимо небольшое отклонение электрода от перпендикуляра к поверхности в сторону окружности.

Электроды для резки

При сварке и резке металлов используют специальные электроды. Отличие от обычных электродов заключается в большем количестве тепла, создаваемого сварной дугой, и повышенной теплостойкости обмазки.

Резка металлов с помощью сварки может производиться разными видами электродов:

1. Неплавящийся. Изготовляется из вольфрама. При процессе с неплавящимся электродом разрез получается довольно грубый. При процессе необходима защитная газовая среда. Используется для легированной стали и цветных металлов.
2. Плавящийся. Для получения аккуратного внешнего вида применяют плавящиеся электроды.
3. Угольный. Иначе их называют графитовыми. Угольные электроды применяют для неответственных деталей. Их достоинством является более медленное плавление. Особенностью является то, что они не расплавляются, а сгорают. Это уменьшает количество шлака, и срез получается более чистым. Еще одной особенностью является способность разогреваться до очень высокой температуры при небольшом токе.
4. Трубчатый. Трубчатые электроды находят применение, когда резка происходит кислородно-дуговым способом. Основой электрода является особая трубка с толстыми стенками полая изнутри.

При решении, как резать сваркой металл, следует сделать выбор между этими видами электродов. Резка может осуществляться и обычными электродами. В этом случае ток следует увеличить на 30-40%. Это потребует большего расхода электроэнергии, и соответственно, увеличит расходы на проведение процесса.

Преимущества вида резки

К достоинствам резки сварочным методом относятся:

• недорогое оборудование и инструменты;
• к окружающей среде не предъявляются особые требования;
• простота процесса.

Такой вид резки металлов с успехом применяется в автомобильной промышленности. Недостатком является невысокая производительность.

Интересное видео

Газовая резка и сварка

Наибольшее применение в промышленности из множества видов газопламенной обработки имеет газовая резка и сварка. Сущность процесса газовой сварки заключается в том, что свариваемый и присадочный металлы расплавляются за счет тепла пламени горелки, получающегося при сгорании какого-либо горючего газа, например, ацетилена. В процессе сварки металл соприкасается с газами пламени, а вне пламени — с окружающей средой, обычно с воздухом. В результате металл подвергается изменениям, характер которых зависит от свойств металла, способа и режима сварки. Наибольшим изменениям подвергается металл, расплавляющийся в процессе сварки. При этом изменяется содержание примесей и легирующих добавок в металле. Одновременно может происходить обогащение его кислородом, в некоторых случаях и водородом, азотом, углеродом.

Одним из наиболее распространенных процессов, происходящих при взаимодействии пламени с металлом, является окисление. При сварке сталей в металле сварочной ванны образуется закись железа FeO, которая реагирует с кремнием и марганцем внутри сварочной ванны; вредные примеси выводятся в шлак, либо удаляются в виде газов.

Для предотвращения окисления кромок металла и извлечения из жидкого металла окислов и неметаллических включений применяются флюсы. Расплавленные флюсы в основном не растворимы в металле и образуют на поверхности металла пленку шлака. Шлак предохраняет металл от воздействия газов пламени и атмосферных газов.

В процессе газовой сварки, кроме расплавления металла сварочной ванны происходит нагрев и основного свариваемого металла до достаточно высоких температур, приближающихся к температуре плавления на границе раздела со сварочной ванной. Поэтому при сварке одновременно происходит ряд сложных процессов, связанных с расплавлением металла, его взаимодействием с газами и шлаками, последующей кристаллизацией, а также с нагревом и охлаждением металла в твердом состоянии как в пределах шва, так и основном металле и в зоне термического влияния.

Расплавленный металл сварочной ванны представляет сплав основного и присадочного металлов. В результате взаимодействия газов пламени и флюсов он изменяет свой состав. По мере удаления пламени горелки металл кристаллизуется в остывшей части ванны. Закристаллизовавшийся металл сварочной ванны образует металл шва. Шов имеет структуру литого металла с вытянутыми укрупненными кристаллами, направленными к центру шва.

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 он находится. Например, железный порошок загорается при 315°С, тонкое полосовое и листовое железо — при 930°С, а поверхность крупного куска стали — при 1200-1300°С. Горение железа происходит с выделением тепла, и резка может поддерживаться за счет теплоты сгорания железа.

При резке нагревание производят газокислородным пламенем. В качестве горячих газов при резке используют ацетилен, пропан-бутан, пиролизный, природный, коксовый, городской газ, а также керосин. Кроме подогрева металла до температуры горения в кислороде, подогревающее пламя выполняет и некоторые дополнительные функции:

• подогревает переднюю кромку реза впереди струи режущего кислорода до температуры воспламенения, что обеспечивает непрерывность резки;
• вводит в зону реакции окисления дополнительное тепло;
• создает защитную оболочку вокруг режущей струи кислорода.

Мощность пламени зависит от толщины и состава разрезаемой стали и температуры металла перед резкой. Металл нагревают на узком участке в начале реза, а затем на нагретое место направляют струю режущего кислорода, одновременно передвигая резак по размеченной линии реза. Металл сгорает по всей толщине листа, в котором образуется узкая щель. Интенсивное горение железа в кислороде происходит только в слоях, приграничных с поверхностью режущей струи кислорода, проникающей в металл на очень малую глубину. Чтобы ускорить процесс резки желательно применить подогрев. Для заготовительной резки стали применяют чистый кислород (98,5-99,7%).

Скорость резки, толщина металла, расход ацетилена в подогревающем пламени и эффективная мощность пламени связаны между собой определенной зависимостью. 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 низкими (в противном случае необходимо применять флюсы);
• количество тепла, выделяющееся при сгорании металла в кислороде, должно быть достаточным, чтобы обеспечить поддержание процесса резки; теплопроводность металла не должна быть высокой, иначе процесс резки может прерваться из-за интенсивного теплоотвода.

Большую роль при сварке и резке имеет дистанция от ядра пламени до металла. Так, например, при автоматической резке используется специальное оборудование для установки точного расстояния горелки до металла.

Пайка, сварка и резка металлов

Одним из самых важных и востребованных применений кислорода является использование его при проведении газопламенных работ. Кислород позволяет повысить температуру пламени в горелках, что обеспечивает повышенное качество и скорость выполнения работ. Чем выше концентрация кислорода, тем выше температура пламени.

Кислород, вырабатываемый стандартными адсорбционными генераторами кислорода, имеет максимальную концентрацию 95%. При проведении газовой сварки или пайки этой концентрации обычно достаточно для осуществления технологического процесса. Так, на заводе ГАЗАППАРАТ в Санкт-Петербурге кислород, продуцируемый генераторами Провита-60, используют для пайки теплообменников бытовых водонагревателей. Генераторы работают в цехе сборки теплообменников непрерывно с 1997 года. Первый капитальный ремонт был произведен в 2005-ом году, т. е. через 8 лет безупречной работы. В настоящее время с заводом заключен договор на сервисное обслуживание. Результатом работы компании Провита по выполнению этого договора является надежная работа оборудования.

Для резки металла кислородом, вырабатываемым стандартным генератором компании Провита, концентрации кислорода 95% недостаточно для осуществления быстрого разрезания металла с чистым резом. В образующихся при резке шлаках увеличивается количество не окисленного железа, сильно затрудняющего процесс резки из-за образования грата (сплава шлака с металлом), трудно отделяемого от кромок реза. Поэтому при работе приходится замедлять скорость реза. В результате 95%-ый кислород используют только при ручной разделительной резке, когда к качеству реза не предъявляется особых требований. Тем не менее, благодаря низкой стоимости вырабатываемого кислорода и автономности (собственный источник кислорода!) многие предприятия закупают генераторы кислорода компании Провита именно для ручной газокислородной резки черного металла. Например, знаменитый завод «Волга» (г. Нижний Новгород) закупил и использует в своем производстве генератор Провита-230. Отличительная черта генератора — поддержание стабильной концентрации кислорода на максимально достижимом с помощью используемого адсорбента уровне 95%. Комиссия в составе директора верфи, главного сварщика и представителя компании «Провита» провела проверку качества кислородно-пропановой резки на образцах из проката черных металлов отечественным резаком и признала качество резки удовлетворительным. По результатам работы комиссии составлен акт. Руководители завода довольны: отныне завод не зависит от поставщиков и имеет в любой момент свой практически бесплатный кислород.

В настоящее время компания Провита предлагает по спецзаказу свою новую разработку — генераторы кислорода повышенной чистоты (с концентрацией до 99,5%), которые позволяют значительно повысить скорость и качество резки по сравнению со стандартными адсорбционными генераторами.

Кислород применяется не только для кислородно-пропановой или кислородно-ацетиленовой резки, но и для лазерной резки. Причем в последнее время появляются установки для разрезания металла свыше 50 мм. Одна из таких установок, осуществляющая лазерную резку металла в атмосфере кислорода (технология Laser-ASsisted OXigen, LASOX), смонтирована на судоверфи Bender Shipbuilding в Алабаме. Она рассчитана на резку стали толщиной 50 мм и выше, что более чем в два раза превышает возможности существующих промышленных лазерных систем. При этом технология LASOX позволяет разрезать металл, используя лазеры значительно меньшей мощности, чем в обычных лазерных системах.

Применение азота

Азот применяется при лазерной резке в качестве инертного газа, когда не желательно окисление кромок металла. Он используется, например, при резке нержавеющей стали, титана, алюминиевых сплавов. Эффективность резки в инертном газе ниже, чем при лазерно-кислородной резке, за счет отсутствия дополнительного источника нагрева.

Азот также применяется и при плазменной резке металла в качестве плазмообразующего газа. Широкое применение азота в этой отрасли ограничивается тем, что даже чистый азот взаимодействует с вольфрамом при высоких температурах, образуя нитриды. Еще более сложно использование азота с содержанием кислорода свыше 0,01% из-за быстрого сгорания вольфрамового электрода. Для предотвращения этого явления компания Провита предлагает генераторы, вырабатывающие азот с содержанием кислорода 0,005% и ниже.