Фиг. 219, Дисковая резка; / - режущий диск; 2 ~~ трансформатор; 3 - приво.1-ной электро.иотор; 4 - супорт; S - разрезаемый металл.

И даёт чистый рез с гладкими кромками, как бы отполированными трением диска. Давно возникла естественная мысль повысить производительность фрикционного диска созданием мощного электрического разряда между кромкой диска и разрезаемым металлом. Схема подобного устройства показана на фиг. 219.

Стальной диск, обычно диаметром около 1 м, толщиной около 3 мм, снабжённый зубчатой насечкой по окружности, вращается

быстроходным электромотором с таким расчётом, чтобы получить скорость на окружности диска около 100-120 м/сек. На валу диска посажены контактные кольца; через эти кольца и неподвижные щётки диск присоединён к одному полюсу низковольтной обмотки трансформатора, дающего ток в несколько тысяч ампер. Другой конец обмотки трансформатора соединён с разрезаемым металлом.

При вращении между краем диска и основным металлом возникает мощный электрический разряд, промежуточный между искровым и дуговым. Тепло, выделяемое разрядом, размягчает основной металл, в то же время металл диска мало нагревается разрядом ввиду того, что каждая точка окружности диска находится в зоне действия разряда очень короткое время, а остальное время данная точка диска проходит в окружающем холодном воздухе и успевает охладиться. Таким образом, разряд, размягчая основной металл, почти не действует на металл диска. В результате, основной металл размягчается и диск выбрасывает его из полости реза в виде искр и мелких брызг. Проведённые эксперименты показали возможность получить скорость резки, например, листовой стали толщиной 20 мм до 70-100 м1час. Дисковые машины, ввиду их громоздкости и необходимой значительной мощности, пока не получили Заметного распространения в нашей промышленности.

Выдвигалась идея ускорения обработки металла резанием путём создания мощного электрического разряда между режущим инструментом и основным металлом, причём для режущего инструмента одной ИЗ подходящих форм является быстро вращающийся диск, аналогичный диску рассмотренной дисковой пилы. Этот способ обработки металлов находится ещё в стадии предварительных лабораторных опытов.

87. ГАЗОКИСЛОРОДНАЯ РЕЗКА

Кислородная резка основана на способности железа сгорать в струе чистого кислорода с выделением значительного количества тепла по реакции ЗРе-f 2О2 = Рез04.

Из этого уравнения следует, что на сжигание 1 г железа расходуется 0,38 г или 0,27 л кислорода, или на 1 сш железа расходуется 2,1 л кислорода. Действительный расход кислорода на 1 сж железа в процессе резки может быть как выше, так и ниже указанного теоретического значения ввиду того, что часть металла выдувается из полости реза в неокисленном виде и вытекающий шлак содержит не только окислы, но и металлическое железо. Выделяемое при горении железа довольно значительное количество тепла оплавляет поверхность металла, и получающийся жидкий металл увлекается в шлак вместе с расплавленными окислами. При сгорании железа по реакции 3Fe-ь 2О2 = Рез04 выделяется тепла 265,5 кал/тл или 1580 ккал на 1 кг железа, а при сгорании по реакции Fe-t-/202 = FeO-соответственно 64 кал/мол или 1160 ккал на 1 кг железа. Количество тепла от сгорания железа при резке в 6--8 раз превышает количество тепла, даваемое подогревательным пламенем резака.

Железо или сталь не загораются, как известно, в кислороде при низких температурах, например, кислород хранится и перевозится в стальных баллонах. Для начала горения металла в кислороде нужно подогреть металл,

Режущий мундштук

ое/нущий кислород J

Разрезаемый металл.

Подогревательный мундштук

Подогреватрлше плйы-я

температура начала горения зависит от состава металла и находится в пределах 1000-1200°. Температура начала горения повышается с увеличением содержания углерода в металле, при одновременном понижении температуры плавления металла. При увеличении содержания углерода сверх 0,7-0,8% горение металла начинается при частичном, а при более высоком содержании углерода лишь при полном расплавлении металла. Настоящая высококачественная кислородная резка металла возможна лишь в том случае, если металл горит в твёрдом состоянии. Если же металл загорается лишь при расплавлении, то в процессе резки происходит значительное расплавление и вытекание металла из полости реза, и рез получается широким и неровным, как при тепловых методах резки.

Процесс газокислородной резки можно представить следующим образом (фиг. 220). Смесь кислорода с горючим газом выходит из подогревательного мундштука резака и сгорает, образуя подогр,е-вательное пламя. Подогревательным пламенем металл нагревается до температуры начала горения, тогда подаётся технически чистый кислород по осевому каналу режущего мундштука. Режущий ки-

Шлаки

Фиг. 220. Процесс газокислородной

резки.

слород попадает на нагретый металл и зажигает его. Начинается горение металла, выделяющее значительное количество тепла, которое, совместно с подогревательным пламенем, разогревает нижележащие слои металла, и горение быстро распространяется в глубину на всю толщину металла, прожигая сквозное отверстие, через которое режущая струя кислорода выходит наружу, производя пробивание металла. Если перемещать далее резак по прямой или кривой линии с надлежащей скоростью, то сжигание металла будет происходить по этой линии, производя разрезание металла.

Таким образом, кислородная резка складывается из нескольких процессов: подогрева металла, сжигания металла в струе кислорода, выдувания расплавленного шлака из полости реза. Подогревательное пламя обычно не тушится и горит на всём протяжении процесса резки, так как количество тепла, выделяемого при сжигании железа в кислороде, недостаточно для возмещения всех потерь тепла зоны резки, и если подогревательное пламя потушить, то процесс резки быстро прекращается, металл охлаждается настолько, что кислород перестаёт на него действовать, и реакция горения металла в кислороде прекращается.

Для возможности успешного проведения кислородной резки разрезаемый металл должен удовлетворять определённым требованиям. Температура начала горения металла должна быть ниже температуры его плавления, т. е. металл должен гореть в твёрдом нерасплавленном состоянии. Температура плавления окислов металла, образующихся при резке, должна быть ниже температуры плавления самого металла. В этом случае окислы легко выдуваются из-полости реза и режущий кислород получает беспрепятственный доступ к нижележащим слоям металла. Теплота сгорания металла должна быть достаточно большой, иначе требуется слишком мощное подогревательное пламя. Теплопроводность металла также имеет существенное значение; высокая теплопроводность усиливает охлаждение зоны резки и затрудняет необходимый подогрев металла. Практически указанным условиям удовлетворяет лишь железо и его технические сплавы - стали. Все другие металлы, применяемые в технике, не удовлетворяют указанным условиям и не поддаются кислородной резке.

Чугун не режется вследствие низкой температуры плавления и высокой температуры начала горения, он горит в кислороде в расплавленном состоянии, что исключает возможность получения качественного реза. Медь не режется вследствие высокой теплопроводности и малой теплоты сгорания. Алюминий не режется вследствие чрезмерной тугоплавкости образующегося окисла и т. д. Не режутся или плохо режутся стали высокоуглеродистые, высоколегированные аустенитовые, высокохромистые и т. д. Металлы, неподдающиеся нормальному процессу газокислородной резки, могут быть разрезаны кислородом с использованием специальных приёмов, рассмотренных ниже.

Большинство обычных марок сталей мало- и среднеуглеродисты.х и низколегированных режется без всяких затруднений и практи-