Известно, что обычная малоуглеродистая сталь при нагревании до температуры красного каления горит в кислороде выделяя дополнительное тепло. На этом принципе основана кислородная резка. Разрезаемую сталь предварительно подогревают пламенем (например, ацетилено-кислородным), а затем в нагретый участок металла подают струю кислорода. Нагретый металл в присутствии кислорода воспламеняется, образуя шлак. Шлак под действием струи стекает с поверхности реза, освобождая нижележащий слой металла для горения, и т. д.
Нержавеющие стали таким обычным способом разрезать не удается. Окислы, образующиеся в результате действия режущей струи, оказываются весьма тугоплавкими. Тугоплавкий и вязкий шлак, образующийся на поверхности нержавеющей стали, ограничивает проникновение кислорода в сталь, которая должна быть сожжена. Чтобы повысить тепловыделение, а также уменьшить вязкость шлака, необходимо изменить состав окислов. При выполнении этих условий продукты окисления легко удаляются струей кислорода, обнажая нижележащие слои металла для воздействия на него кислорода.
Повышение тепловыделения при резке и изменение состава шлаков обеспечивается введением железного прутка или мелкого железного порошка в зону резки. Возможно также применение смесей железного порошка с алюминием или марганцем. Воспламеняясь и сгорая в зоне реакции, пруток или порошок повышают температуру металла в месте реза. Пленка окислов расплавляется и превращается в жидкотекучий шлак, который легко удаляется из полости реза.
Удалить окислы с поверхности разрезаемого металла можно также и механическим воздействием па расплавленный металл. Для этого вместе с режущим кислородом подают мелкий кварцевый песок, который разрушает и удаляет пленку окислов. Кварцевый песок способствует также флюсованию тугоплавких окислов. Недостатком такого способа удаления окислов является образование кварцевой пыли, опасной для резчиков. Кроме того, песок повышает вязкость шлака и производительность резки снижается.
В промышленности большее применение нашел способ удаления окислов с использованием флюса. В качестве флюса для кислородно-флюсовой резки наиболее рационально применять железный порошок следующего состава: железа — 94—96%; углерода—0,2—0,4%; марганца — не более 0,5%; нерастворимых остатков — не более 1,5%; серы и фосфора — не более 0,05%.
Кислородно-флюсовая резка онержавеющих сталей осуществляется специализированными установками УРХС-4 , УФР-2 конструкции МВТУ им. Н. Э. Баумана, ЗИО-1 и др. Широкое применение в промышленности получила установка УРХС-4. Флюс из флюсонитателя установки по шлангу подается кислородом к порошковой головке, внутри которой помещен обычный резак. Выходные отверстия головки расположены снаружи мундштука резака, и газо-флюсовая смесь поступает в струю режущего кислорода снаружи — через подогревающее пламя смеси. Чтобы флюс не застревал в шланге и резаке, перед засыпкой в бункер его рекомендуется просушить и просеять через сито с числом отверстий 400 на 1 см2.
Кислородно-флюсовую резку можно осуществлять специальными резаками, принцип действия которых несколько отличается от действия установки УРХС-4. Флюс из бункера увлекается струей режущего кислорода и выходит из резака в центре подогревающего пламени. Такой резак можно установить на любой газорезательной машине. Флюс загружают в бункер вручную в процессе резки.
Независимо от конструкции резака кислородно-флюсовый метод значительно отличается от обычного кислородного. Для ведения резки необходимо, чтобы флюс воспламенился и начал гореть над поверхностью разрезаемого металла. Следовательно, расстояние от мундштука до поверхности при кислородно-флюсовой резке должно быть большим, чем обычно. Мощность подогревающего пламени следует увеличить на 15—25% по сравнению с обычной резкой, так как для сгорания флюса требуется дополнительное количество тепла. Неустойчивость резки является первым признаком малой мощности подогревающего пламени.
При резке нержавеющих сталей толщиной 8—15 мм флюс используется неэффективно — значительная его часть сгорает за полостью реза. Чтобы повысить эффективность использования флюса, следует укладывать листы в пакет или наклонять резак под углом (опережающий острый угол атаки). Сократить расход флюса и увеличить скорость резки на 60—70% можно, применяя предварительный подогрев металла по линии реза до 150—200° С.
Разрезаемые листы должны быть выправлены. Их поверхность тщательно очищается от масла, грязи и окалины. Резка выполняется в той же последовательности, что и для обычной стали (кислородная резка). Если заготовка после кислородно-флюсовой резки не подлежит механической обработке на станке, кромки ее должны быть зачищены. Зачистка обычно производится наждачным кругом.
Для уменьшения или полного исключения образования грата на нижней кромке рекомендуется устанавливать подкладки из отходов нержавеющей стали. Грат в этом случае образуется на кромке подкладки.
При обработке нержавеющих сталей широко применяют поверхностную кислородно-флюсовую резку (строжку). Техника и технология ее незначительно отличаются от разделительной кислородно-флюсовой резки. Для поверхностной резки применяют резаки РПКФ-3 и РКФ-3. Угол между осью мундштука и обрабатываемой поверхностью устанавливается в пределах 15—45°. Средняя скорость строжки 1,5-2,0 м мин; расход кислорода 0,6—0,8 литров на 1 кг удаляемого металла, флюса 1,8—2,5 кг/мин. Расстояние от поверхности изделия до торца мундштука (по оси режущей струн) обычно устанавливают около 60 мм. За один проход можно получить канавку, глубиной не более 4- 5 мм и шириной около 20 мм.
В практике всегда возникают задачи получения канавок раз-личной глубины, мелких — глубиной до 2 мм и глубоких — до 50 мм (например, нри удалении дефекта).
Чтобы получить мелкую канавку, увеличивают скорость перемещения резака в 1,5 раза и устанавливают при этом угол между осью мундштука и поверхностью в пределах 15—20°. Этим способом строжки часто пользуются в сварочной практике для удаления некачественных прихваток, шлаковых включений, поверхностных газовых пузырей, а также при вырезке кория шва (с нспроваром, трещинами и т, п,). Иногда таким способом удаляют участки наплавленной аусгенит-иым металлом поверхности при сварке разнородных сталей, если на этой поверхности невозможно удалить обнаруженные дефекты другими способами.
Глубокие канавки получают при наименьшей скорости перемещения и относительно большом угле наклона — в пределах 25—45°. Процесс получения более глубокой канавки — это просто многопроходная строжка. Необходимо отметить характерную особенность процесса многопроходной строжки, которая заключается в следующем: с каждым последующим проходом глубина канавки увеличивается в среднем в 3,5 раза по сравнению с предыдущим проходом.
При кислородно-флюсовой резке и строжке очень важно всегда иметь устойчивый процесс нагрева обрабатываемой поверхности и хорошее истечение флюса. Первое условие определяется исправностью газовой аппаратуры и умением резчика наладить, отрегулировать се, установив заданный технологическим процессом режим. Если вся аппаратура налажена хорошо, поверхность металла достаточна прогрета, процесс резко начнется хорошо при качественно приготовленном флюсе (порошке). Следовательно, вторым условием является качество и состояние используемого флюса. В бачок установки или в воронку резака следует засыпать только сухой и хорошо просеянный флюс. Влажный может застревать в каналах резака, образуя пробки, что иногда приводит к воспламенению флюса во внутреннем канале резака. Хранить флюс нужно в сухом месте, в герметически закрывающихся бачках.