1.4.2 Выбор способа резки

Для получения заготовки колеса предлагается машинная кислородная резка.

Кислородная резка – один из наиболее распространенных технологических процессов термической резки. Это процесс интенсивного окисления металла в определенном объеме с последующим удалением жидкого оксида струей кислорода. Резку начинают с нагрева верхней кромки металла подогревающим пламенем до температуры воспламенения металла в кислороде. По достижении температуры воспламенения на верхней кромке металла на нее из режущего сопла подают струю кислорода. Сталь начинает гореть в кислороде с образованием оксидов и выделением значительного количества теплоты, обеспечивающей разогрев металла у верхней кромки до температуры плавления.

Образовавшийся на верхней кромке расплав оксидов и железа перемещается по боковой кромке металла струей кислорода и осуществляет нагрев нижних слоев металла, которые последовательно окисляются до тех пор, пока металл не будет прорезан на всю глубину. Одновременно с этим начинают перемещать резак с определенной скоростью в направлении резки. Окисление металла начинается сверху и последовательно передается нижним слоям металла.

Для протекания процесса кислородной резки необходимы:

• Контакт между струей кислорода и жидким металлом;

• Подогрев неокисленного металла до температуры воспламенения;

• Выделение продуктами горения определенного количества теплоты, достаточного для создания на поверхности реза слоя расплавленного металла;

• Достаточная вязкость жидкого расплава для обеспечения возможности перемещения жидкого металла струей кислорода.

Достоинства машинной кислородной резки:

• Точная фигурная резка;

• высокая производительность;

• высокое качество реза;

• экономия электроэнергии

• экономия сварочных материалов

Рисунок 4 – Резак

1.4.3 Выбор сварочных материалов

Для получения заготовки колеса рекомендуется машинная кислородная резка.

В зависимости от принятого способа резки следует сделать и соответствующий выбор сварочных материалов.

Для проведения кислородной резке основным материалом являеться кислород по ГОСТ 5583-78

Газообразный кислород бесцветен, прозрачен, не имеет цвета и запаха, не относится к горючим газам, но способен активно поддерживать горение.

Технический кислород содержит примеси, состоящие из азота и аргона. Следует учесть важное значение чистоты кислорода при резке металла. Снижение чистоты кислорода на 1 % не только ухудшает качество шва, но и требует увеличения расхода кислорода на 1,5%. Его получают из воздуха методом низкотемпературной ректификации, основанным на разности температур кипения основных составляющих воздуха — азота (-195,8°С) и кислорода (-182,96°С). Воздух переводят в жидкое состояние и затем постепенным повышением температуры испаряют азот (78%). Оставшийся кислород (21 %) очищают многократным процессом ректификации.

Таблица 4 – Характеристики кислорода

№	Характеристика кислорода	Показатель
1	Относительная молекулярная масса	32
2	Плотность газа, кг/м3 : -при температуре 273 К и давлении 100кПа - при температуре 293 К и давлении 100кПа	1,43 1,33
3	Температура сжижения при давлении 100кПа	90,18
4	Плотность жидкого кислорода при температуре 90 К и давлении 100кПа, кг/м3	1140
5	Объем газообразного кислорода, образующегося из 1 м3 жидкого при температуре 293 К и давлении 100кПа, м3	860

При соприкосновении сжатого газообразного кислорода с органическими веществами (пленки масел и жиров, угольная пыль, ворсинки органических веществ) возможно, их самовоспламенение, инициируемое теплотой, выделяющейся при быстром сжатии кислорода или при трении, ударами твердых частиц о металл, электрическим искровым разрядом в струе кислорода и другими явлениями.

Для получения подогревающего пламени требуется горючий газ - природный газ. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газовом состоянии в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений — это свободный газ, либо в растворенном состоянии в нефти или воде (в пластовых условиях), а в стандартных условиях (0,101325 МПа и 20 °С) — только в газовом состоянии.

Основную часть природного газа составляет метан (CH₄) — до 98 %. также могут входить более тяжёлые углеводороды:

• этан (C₂H₆),

• пропан (C₃H₈),

• бутан (C₄H₁₀)

• гомологи метана, а также другие неуглеводородные вещества:

• водород (H₂),

• сероводород (H₂S),

• диоксид углерода (СО₂),

• азот (N₂),

• гелий (Не).

Природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество меркаптанов, имеющих сильный неприятный запах.

Физические свойства: Плотность: ρ = 0,7 кг/м³ (сухой газообразный) либо 400 кг/м³ (жидкий). Температура возгорания: t = 650 °C. Теплота сгорания: 16 – 35 МДж/м³ (для газообразного).