Газокислородная резка заключается в сжигании металла в струе кислорода и удалении этой струей образующихся оксидов. При горении железа в кислороде выделяется значительное количество теплоты по реакции
3Fe + 2O2 = Fe3O4 + Q.
Для начала горения металл подогревают до температуры его воспламенения в кислороде (например, сталь – до 1000-12000С). Металл нагревается в начальной точке реза над подогревающим ацетилено-кислородным пламенем, затем направляется струя режущего кислорода, и нагретый металл начинает выгорать, что сопровождается выделением теплоты, которая вместе с подогревающим пламенем разогревает лежащие ниже слои на всю толщину металла. Образующиеся оксиды расплавляются и выдуваются струей режущего кислорода. Конфигурация перемещения струи соответствует заданной форме реза.
Для обеспечения нормального процесса резки металл должен отвечать следующим требованиям: температура его плавления должна быть выше температуры горения в кислороде; температура плавления оксидов металла должна быть ниже температуры его плавления; количество теплоты, выделяющейся при сгорании металла в кислородной струе, должно быть достаточным для поддержания непрерывного процесса резки; теплопроводность металла не должна быть слишком высокой, в противном случае теплота слишком интенсивно отводится и процесс резки прерывается; образующиеся оксиды должны быть достаточно жидкотекучими и легко выдуваться вниз струей режущего кислорода. Практически указанным требованиям отвечают железо, низкоуглеродистые и низколегированные стали.
Резка может быть ручной и машинной. Ручная резка вследствие неравномерности перемещения резака и вибрации режущей струи не обеспечивает высокого качества поверхности реза, поэтому полость реза механически обрабатывают.
Для получения реза высокого качества применяют машинную резку, которая обеспечивает равномерное перемещение резака по линии реза, строгую перпендикулярность режущей струи к разрезаемой поверхности и постоянное расстояние мундштука от поверхности металла. Машинную резку выполняют специальными автоматами и полуавтоматами с одним или несколькими резаками, при вырезке прямолинейных и криволинейных фасонных заготовок – по металлическому копиру.
Обычной кислородной резкой разрезают металлы толщиной 5 – 300 мм. При резке металла толщиной более 300 мм применяют специальные резаки.
При кислородно-флюсовой резке в зону резки вместе с режущим кислородом вдувают порошкообразный флюс с железной основой. При сгорании флюса в кислородной струе выделяется дополнительное количество теплоты. В то же время частицы флюса, выходя из сопла резака с большой скоростью, механически удаляют тугоплавкие оксиды. Для получения флюса к железному порошку примешивают флюсующие добавки, поэтому кроме термического и механического удаления оксидов происходит флюсование, т.е. перевод их в более легкоплавкие соединения. Кислородно-флюсовую резку используют для высокохромистых и хромоникелевых сталей, чугунов, медных сплавов. Кислородно-флюсовую резку выполняют с помощью специальной аппаратуры: флюсопитателя и кислородного резака с приспособлениями для подачи флюса.
При воздушно-дуговой резке металл расплавляется дугой неплавящимся графитовым электродом, а расплавленный металл выдувается из полости реза потоком сжатого воздуха, подаваемого параллельно электроду. Воздушно-дуговую резку можно выполнять во всех пространственных положениях. Основная область ее применения – поверхностная обработка металла (различные углубления в виде канавок, снятие лишнего или дефектного металла и т.п.). Для воздушно-дуговой резки используют специальные резаки, представляющие собой держатель электродов, головка которого имеет сопла для подачи воздуха.
Плазменно-дуговую резку выполняют плазменной дугой и плазменной струей. При резке плазменной дугой металл выплавляется из полости реза направленным потоком плазмы, совпадающим с токоведущим столбом создающей его дуги прямого действия. Этим способом разрезают толстые листы алюминия и его сплавов (до 80 – 120 мм), высоколегированную сталь и медные сплавы.
Плазменной струей, полученной в столбе дугового разряда независимой дуги, разрезают неэлектропроводные материалы (например, керамику), тонкие стальные листы, алюминиевые и медные сплавы, жаропрочные сплавы и т.д. При плазменной резке используют аргон, его смесь с водородом, воздух и другие газы. Скорость резки плазменной дугой при прочих равных условиях выше скорости резки плазменной струей. Пламенную резку выполняют специальным резаком, называемым плазмотроном.