Tăierea cu flacără necesită încălzirea metalului de bază până la temperatura de aprindere, după care acesta arde în jetul de oxigen, figura 8.2. Temperatura de aprindere este menţinută pe durata procesului de tăiere de către flacăra de preîncălzire, iar pe partea opusă sursei termice se asigură prin procesul de conducţie şi convecţie. Duzele arzătoarelor de tăiere se aleg în funcţie de calitatea
şi grosimea materialului care se taie. În funcţie de presiunea oxigenului de tăiere, arzătoarele pot fi clasificate după cum urmează:
Arzătoare standard (presiune oxigen 5 bar), sunt utilizate pentru operaţii de tăiere manuală, arzătoarele putând fi dotate cu sisteme de ghidaj;
– Arzătoare de tăiere rapidă (presiune oxigen 8 bar), permit creşterea vitezei de tăiere prin creşterea presiunii de oxigen suplimentar. Conducerea arzătoarelor de tăiere se face mecanizat, cu ajutorul unor dispozitive optice de copiere sau cu ajutorul echipamentelor de comandă numerică.
– Arzătoare de mare putere (presiune oxigen 11 bar), sunt utilizate pe echipamenteâ specializate de tăiere economică, pentru anumite intervale de grosimi ale materialului de bază. Aceste tipuri de arzătoare au o construcţie specială, nu sunt standardizate, camera de amestec a gazelor putând fi în corpul arzătorului, în duza de tăiere sau chiar în faţa acesteia.
Schema de principiu a tăierii cu oxigen.
Selecţia arzătorului şi a duzei de tăiere se face în funcţie de grosimea şi calitatea materialului tăiat.La tăierea cu flacără este necesară compensarea pierderilor termice, pentru a asigura temperaturanecesară de aprindere a materialului. Materialul de bază nu trebuie să se topească în procesul deardere, iar oxizii rezultaţi în urma reacţiei de ardere a metalului trebuie să fie uşor fuzibili şi cufluiditate ridicată, pentru a putea fi îndepărtaţi uşor prin suflare. Aceste condiţii sunt respectate încazul oţelurilor cu conţinut redus de carbon, care pot fi uşor tăiate cu flacără.
Oţelurile cu conţinut redus de carbon au o temperatură de topire de peste 1480°C, iar temperaturaacestora de aprindere în oxigen, este de cca. 1100°C, conform figurii 8.3. Pe măsură ce creşteconcentraţia de carbon, creşte temperatura de aprindere şi scade temperatura de topire. La oconcentraţie de carbon de cca. 0,7 % şi la o temperatură de aproximativ 1300ºC, temperatura deaprindere în oxigen devine egală cu temperatura de topire. Astfel, oţelurile cu conţinut mare decarbon şi fontele nu mai pot fi tăiate cu flacără, decât dacă se folosesc suplimentar fluxuri, care săfluidizeze oxizii formaţi şi să micşoreze temperatura de formare a acestora.
Temperatura de aprindere pentru aliajele Fe-C
De exemplu, la fonta cu 2,5% C, temperatura de topire este de circa 1250ºC, iar cea de aprindere înoxigen este de 1400ºC. În acest caz, deoarece temperatura de aprindere este superioară temperaturiide topire, tăierea cu flacără nu mai poate fi aplicată. Totuşi, dacă se insuflă pulbere de fier în flacărade tăiere, se modifică favorabil raportul dintre temperatura de aprindere şi cea de topire, astfel că înaceste condiţii, tăierea cu flacără a fontelor devine posibil. Această variantă de tăiere, se numeşte tăiere cu flacără cu pulbere.
Prin urmare, condiţiile necesare pentru a putea efectua tăierea cu flacără, sunt:
- Temperatura de aprindere a metalului trebuie să fie mai mică decât temperatura de topire a acestuia;
- Temperatura de topire a oxizilor trebuie să fie inferioară temperaturii de topire a metalului;
- Temperatura de aprindere trebuie menţinută permanent, pierderile termice din zona de tăiere trebuie să fie compensate de flacăra de tăiere.
Oţelurile cu conţinut de C < 0,45% pot fităiate cu flacără fără preîncălzire. Peste această concentraţie de carbon este nevoiede preîncălzirea metalului de bază, deoarece creşterea conţinutului de carbon necesită oenergie termică mai ridicată pentru tăiere.Ca urmare a tăierii cu flacără se produce carburarea stratului superficial de material,prin arderea gazului carburant, uzualacetilena (C2H2). Efectul, va fi creşterea durităţii pe suprafeţele de tăiere, avândefecte negative asupra prelucrabilităţiimecanice ulterioare a acestor suprafeţe.
Viteza de tăiere cu flacără a oţelurilor carbon, C < 0,3%
Caracteristicile de productivitate la tăiere termică, depind de calitatea şi grosimea materialului tăiat,respectiv de tipul de gaz combustibil utilizat la tăiere, figura 8.4. În cazul în care s-au efectuattratamente termice anterior operaţiei de tăiere cu flacără, există riscul apariţiei unor fisuri în zonaafectată termic de operaţia de tăiere. Elementele de aliere influenţează considerabil comportareaoţelurilor la tăierea termică, datorită formării unor oxizi greu fuzibili şi a creşterii temperaturii deaprindere. Un exemplu în acest sens, este cazul oţelurilor inoxidabile, a căror temperatură deaprindere, depăşeşte 1500 ºC. Mai jos, sunt precizate concentraţiile unor elemente de aliere în raportcu concentraţia de carbon, pentru care se poate considera tăierea cu flacără:
– C max. 1,6%;
– Si până la 2,5% , C < 0,2%;
– Mn până la 13% , C < 1,3%;
– Cr < 1,5%;
– W <10% şi Cr < 5%, Ni <0,2%, C <0,8%;
– Ni < 7% sau Ni < 35% dacă C < 0,3%;
– Cu < 0,7% şi Mo < 0,8%.