1. Thực chất, đặc điểm và điều kiện ứng dụng
1.1. Thực chất và đặc điểm
Cắt kim loại bằng ngọn lửa khí cháy với ôxy là quá trình dùng nhiệt lượng của ngọn lửa khí cháy với ôxy để nung nóng chỗ cắt đến nhiệt độ cháy của kim loại, sau đó dùng luồng ôxy có lưu lượng lớn thổi bạt lớp ôxyt kim loại đã nóng chảy để lộ ra phần kim loại chưa bị ôxy hóa; Lớp kim loại này lại lập tức bị cháy (ôxy hóa) tạo thành lớp ôxyt mới, lớp ôxyt này bị nóng chảy và bị luồng ôxy cắt thổi đi. Cứ thế cho đến khi mỏ cắt đi hết đường cắt.
Ưu điểm:
- Thiết bịđơn giản, dễ vận hành.
- Có thể cắt được kim loại có chiều dày lớn. - Năng suất khá cao.
Nhược điểm:
- Tổn hao kim loại so với cắt bằng cơ khí. - Chỉ cắt được kim loại thỏa mãn điều kiện cắt.
- Vùng ảnh hưởng nhiệt lớn nên chi tiết dễ bị cong vênh, biến dạng.
1.2. Điều kiện để kim loại cắt được bằng khí cháy với ôxy
- Nhiệt độ cháy của kim loại phải nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy của nó.
- Nhiệt độ nóng chảy của ôxyt kim loại phải nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại đó. Nếu điều kiện này không thỏa mãn thì ôxyt kim loại trên bề mặt do phản ứng cháy với ôxy sẽ không nóng chảy và không bị thổi đi, làm cản trở sự ôxy hóa lớp kim loại tiếp theo. Ví dụ: Al2O3 có nhiệt độ nóng chảy 2050oC, Al có nhiệt độ nóng chảy là 600oC, nên không thể cắt Al bằng ngọn lửa khí cháy với ôxy.
- Nhiệt lượng sinh ra trong phản ứng cháy của kim loại phải đủ lớn để duy trì quá trình cắt liên tục.
- Xỉ tạo thành phải có tính chảy loãng cao để dễ thổi khỏi rãnh cắt.
- Tính dẫn nhiệt của kim loại và hợp kim không được cao quá, nếu không sẽ làm quá trính cắt không ổn định và có thể bị gián đoạn.
- Kim loại cắt không chứa các nguyên tố hóa học cản trở quá trình cắt.
2. Thiết bị cắt bằng ngọn lửa khí cháy 2.1. Mỏ cắt bằng tay a. Cấu tạo: 1)2) Van điều chỉnh 3) Buồng hỗn hợp 4) Van điều chỉnh O2 cắt 5)6) Ống dẫn 7) Đầu cắt Hình 4.1. Sơđồ cấu tạo mỏ cắt kiểu hút b. Nguyên lý làm việc:
Khí cháy theo ống dẫn đi vào buồng hỗn hợp (3) qua van (1), O2 theo ống dẫn qua van (2) vào buồng hỗn hợp. Hỗn hợp khí cháy qua ống dẫn (6) để ra đầu cắt (7). Luồng O2 cắt qua van (4), ống dẫn (5) đểđến trực tiếp đầu cắt mà không qua buồng hỗn hợp.
Chọn số hiệu đầu cắt, áp lực O2 cắt và điều chỉnh công suất ngọn lửa phụ thuộc chiều dày kim loại được cắt, đểđảm bảo quá trình cắt đạt năng suất cao nhất.
2.2. Máy cắt tựđộng xách tay (Máy cắt con rùa)
Máy chuyển động trên thanh ray định hình nhờđộng cơ một chiều có tốc độ điều khiển được bằng núm xoay. Bánh dẫn hướng luôn bám theo đường ray, còn bánh dẫn động có nhiệm vụ truyền chuyển động từđộng cơ (qua hộp giảm tốc).
3. Kỹ thuật cắt bằng ngọn lửa khí cháy
- Đối với tấm dày, khi bắt đầu cắt để mỏ
cắt nghiêng với góc 5 ÷ 10o, còn trong quá tình cắt để góc 20 ÷ 30o (Hình 4-3).
- Đối với tấm mỏng (S < 50mm) mỏ cắt
được đặt gần như vuông góc với chi tiết.
- Khi cắt các phôi tròn, vị trí mỏ cắt lúc bắt
đầu và trong quá trình cắt như hình 4.4
Hình 4.4. Vị trí của mỏ cắt khi cắt thép tròn - Khoảng cách từđầu mỏ cắt đến chi tiết phải giữ không đổi (Bảng 4.1).
Bảng 4.1. Khoảng cách từđầu mỏ cắt đến bề mặt chi tiết
Chiều dày kim loại
(mm) 3 ÷ 10 10 ÷ 25 25 ÷ 50 50 ÷ 100 100 ÷ 200 200 ÷ 300
Khoảng cách từđầu
cắt đến chi tiết (mm) 2 ÷ 3 3 ÷ 4 3 ÷ 5 4 ÷ 6 5÷ 8 7 ÷ 10
- Chiều rộng rãnh cắt phụ thuộc vào chiều dày kim loại (Bảng 4.2) và phương pháp cắt.
Bảng 4-2. Chiều rộng rãnh cắt phụ thuộc vào chiều dày kim loại
Chiều dày kim loại
(mm) 5 ÷ 15 15 ÷ 30 30 ÷ 60 60 ÷ 100 100 ÷ 150
Chiều rộng rãnh cắt
(mm) 2 ÷ 3 3 ÷ 4 3 ÷ 5 4 ÷ 6 5÷ 8
Hình 4.3.Vị trí của mỏ cắt khi cắt thép tấm
- Chếđộ cắt:
+ Công suất ngọn lửa được đặc trưng bằng lượng tiêu hao khí cháy trong một đơn vị thời gian (phụ thuộc vào chiều dày kim loại). Dùng ngọn lửa bình thường khi cắt kim loại có chiều dày S ≤ 300mm.
+ Chọn áp lực O2 cắt phụ thuộc vào chiều dày kim loại (Bảng 4.3), kích thước lỗ thổi O2 cắt và độ tinh khiết của O2.
Bảng 4.3. Áp lực khí ôxy cắt phụ thuộc vào chiều dày kim loại
Chiều dày kim loại
(mm) 5 ÷ 20 20 ÷ 40 40 ÷ 60 60 ÷ 100
Áp lực ôxy (at) 3 ÷ 4 4 ÷ 5 5 ÷ 6 7 ÷ 9
+ Tốc độ cắt phải phù hợp với tốc độ cháy của kim loại; Ngoài ra còn phụ thuộc vào phương pháp cắt (bằng tay hay bằng máy), hình dạng đường cắt (thẳng hay cong) và dạng cắt (thô hay tinh), hình 4.5.
- Chếđộ cắt thép tấm bằng máy cắt con rùa với
các ngọn lửa khí khác nhau được giới thiệu trong bảng 4.4 và 4.5.
Bảng 4.4. Chế độ cắt thép bằng ngọn lửa ôxy – khí hóa lỏng (LPG)
Hình 4.5. Tốc độ cắt