231 (40)

9. Cięcie

9.1. Cięcie termiczne tlenem

Cięcie termiczne polega na dzieleniu materiału przez wypalenie szczeliny strumieniem tlenu lub skoncentrowanym strumieniem ciepła. Cięcie ma zastosowanie do przecinania lub ukosowania blach, wycinania przedmiotów o różnych kształtach, wycinania otworów, obcinania elementów układu wlewowego w odlewach itp.

Istota cięcia tlenowego metali polega na wypaleniu szczeliny w materiale za pomocą strumienia tlenu, przy współdziałaniu źródła ciepła, najczęściej płomienia gazowego acetylenowo-tlenowego. Cięcie tlenem metali jest możliwe gdy spełnione są następujące warunki:

-    metal spala się w tlenie;

-    temperatura zapłonu metalu w tlenie jest niższa od jego temperatury topnienia;

-    temperatura topnienia tlenków powstających w czasie cięcia, jest niższa od temperatury topnienia przecinającego metalu, aby umożliwić ich usuwanie strumieniem tlenu;

-    sumaryczna ilość ciepła wytworzona w procesie cięcia w płomieniu oraz ze spalania materiału w szczelinie utrzymuje temperaturę metalu w płaszczyźnie cięcia, powyżej temperatury zapłonu tego metalu w tlenie.

Ze znanych metali i ich stopów jedynie stale węglowe oraz niskostopowe spełniają powyższe warunki i mogą być cięte tlenem. Stale wysokostopowe, żeliwa i metale nieżelazne wymagają stosowania specjalnych metod cięcia tlenowego lub cięcia strumieniem plazmy.

W czasie cięcia tlenem stali około 50% metalu ze szczeliny spalając się tworzy FeO a 35% Fe₂0₃ i Fe₃0₄. Pozostała część metalu nie wchodzi w reakcję z tlenem, lecz stapiając się przechodzi do żużla w stanie ciekłym. Cięcie tlenem jest procesem egzotermicznym, w czasie którego wypalanie żelaza ze szczeliny zachodzi według reakcji:

Fe + 0,5O₂ —» FeO + 268 kJ/mol,

2Fe + 1,50₂ —> Fe₂0₃ + 830 kJ/mol,

3Fe + 20₂ —» Fe₃0₄ + 1130 kJ/mol.

231