ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ОГНЕМ

Кислород особенно широко используется для сварки и резки различных металлов и сплавов.

Любое горючее вещество энергично сгорает в кислороде и выделяет при этом много тепла. И это вполне понятно: если какое-либо вещество сгорает в воздухе, много тепла бесполезно тратится на нагревание азота, а он, как мы знаем, составляет четыре пятых атмосферного воздуха. Другое дело, когда горение происходит в чистом кислороде. При этом гораздо больше выделяющегося тепла идет на повышение температуры пламени, и горение протекает быстро и полно.

При сжигании в чистом кислороде горючего газа — водорода, ацетилен или светильного газа — развивается огромная температура, выше 3 тысяч градусов! При такой температуре плавятся самые тугоплавкие металлы. Поэтому для сварки металлов применяют пламя кислородно-ацетиленовой горелки. Эта горелка состоит из двух трубок, заканчивающихся общим наконечником. Одна трубка соединяется с кислородным баллоном, а по другой подводится горючий газ. Чаще всего это — ацетилен, соединение углерода с водородом, получающееся при действии воды на особое химическое вещество — карбид кальция. Получается он прямо на месте сварки в так называемом ацетиленовом генераторе. Образующийся газ по шлангу идет в горелку (рис. 12).

^{Рис. 12. Схема действия установки для кислородно-ацетиленовой сварки.}

Здесь же устанавливается и баллон с кислородом. Конечно, давление в 150 атмосфер, под которым заключен кислород в баллоне, слишком велико для работы. Поэтому его понижают до 3–4 атмосфер в специальном аппарате — редукторе.

Иногда ацетилен, так же как и кислород, подвозится в баллонах, сжатый до 15 атмосфер. Баллоны с разными газами имеют разную окраску. Это позволяет избежать путаницы при работе и легко найти баллон с нужным газом.

Как же идет газовая сварка? Пламя горелки направляется на свариваемое место. Под действием высокой температуры металлические поверхности быстро оплавляются и при остывании соединяются в одно целое. Обычно при сварке металлов применяется какой-нибудь присадочный материал. Это — металлическая пластинка или проволока, дающая при расплавлении добавочное количество металла для заполнения промежутка между свариваемыми предметами.

Кислород используют также и для резки металлов. Приспособление для резки металлов — резак — в отличие от сварочной горелки имеет дополнительный канал, через который подводится чистый кислород. Когда пламя газовой горелки раскалит небольшой участок поверхности металлического изделия, в резаке открывается канал и к раскаленному металлу идет узкая струя кислорода. В этой струе металл плавится и быстро сгорает, а часть его выдувается, образуя тонкую и узкую щель, разделяющую кусок металла на две части. Даже большие стальные бруски толщиною в 1 метр легко перерезаются струей «огненного воздуха».

Существуют газорезные машины, разделяющие на части огромные стальные слитки и вырезающие из металлического листа изделия различной формы. Многие из таких машин работают совершенно автоматически. Они дают сотни одинаковых деталей, не требуя за собою непрерывного наблюдения.

Кислородной струей можно и очищать поверхности металлических изделий. Слитки стали нередко имеют на своей поверхности загрязнения шлаком, неглубокие трещины и т. д. При дальнейшей обработке слитка эти изъяны могут привести к неисправимой порче получаемых из него изделий. До последнего времени эти изъяны удалялись путем вырубки части наружного слоя пневматическими зубилами. Это была весьма тяжелая работа, требующая большого физического труда.

Сейчас и здесь на помощь приходит кислород. Место изъяна в стальном слитке сначала нагревается пламенем кислородно-ацетиленовой горелки, а затем в струе чистого кислорода поверхностные слои металла сгорают, и от наружного порока слитка не остается и следа.

Огневая зачистка кислородом используется также и для предварительной обработки слитков высококачественной инструментальной стали. Такие слитки, прежде чем поступить в обработку на прокатных станах или ковочных прессах, обычно подвергаются обработке на металлорежущих станках — обдирке. На токарных или строгальных станках с поверхности слитков снимается более или менее толстый слой металла.

Кислород «обдирает» слиток гораздо быстрее станка. Уже начали применяться для этого специальные машины — самоходные тележки с рядами горелок-резаков. Передвигаясь вдоль слитка, такая машина сразу срезает необходимый слой металла по всей его ширине.

Наиболее сложные и интересные многопламенные резаки обдирают огромные стальные заготовки при их обработке на больших прокатных станах — блюмингах. Нагретая добела стальная болванка, прежде чем поступить под вращающиеся валки блюминга, охватывается со всех сторон десятками кислородных струй резаков. В одну минуту они зачищают до 20 погонных метров болванки.

На современных заводах кислородная сварка и резка все чаще заменяет штамповку, отливку и даже механическую обработку металлов на станках. При этом очень быстро получаются изделия высокого качества, а отходы металла незначительны.