Как сделать кислородное копье
Так возникла идея термического копья. Чтобы раскалить железо, такое копьё будет использовать чистый кислород, благодаря которому будут создаваться температуры, способные плавить камень, не говоря уже о гайках или болтах!
Материалы.
— Кислородный баллон
— Мягкий силиконовый воздушный шланг 4Х6 мм
— Трубка от тормозной системы
— Стальная вата.
Термическое копьё генерирует ту же самую химическую реакцию, только вместо мелко сплетённых металлических нитей и низкой концентрации кислорода в нём применяется гораздо более плотная металлическая трубка. используемая как горючее. Малая плоскость поверхности на острие копья компенсируется подачей чистого кислорода через трубку для разжигания пламени.
Промышленные версии термических копий обычно питаются кислородом за счёт большой ацетиленово-кислородной горелки.
Чтобы сохранить мобильность прибора, автор использует в качестве источника кислорода имеющийся в распоряжении кислородный небольшой баллон.
На баллон надета специальная насадка, позволяющая подсоединить его к какой-либо другой ёмкости или системе, в данном случае это будет обычная виниловая трубка на ¼ дюйма.
Автор предостерегает своих читателей от попыток самостоятельно модифицировать баллон, так как это может привести к его разгерметизации и возгоранию!
Теперь, чтобы зажечь стальную трубку даже в среде с чистым кислородом, потребуется источник воспламенения с действительно очень высокой температурой. Для этого на производстве и используют ацетилено-кислородной горелки, чтобы инициировать воспламенение.
Автор находит замену этой громоздкой технологической конструкции. На основе полученного прежде опыта, он приходит к мысли, что в качестве такого источника возгорания металла может выступить и стальная вата, о которой шла речь выше.
Автор берёт небольшое её количество, скручивает в тонкий жгут и заправляет внутрь металлической трубки. В таком виде стальные нити очень легко воспламеняются, и если на тот момент, когда нити начнут уже тлеть, начать медленно подавать на них чистый кислород, температура станет настолько высокой, что легко разогреет копьё.
Спасибо автору за идею простого, но полезного приспособления для разрезания металлов!
Всем хорошего настроения, удачи, и интересных идей!
Авторское видео можно найти здесь.
Что такое кислородное копье? Резка металла кислородным копьем. Кислородное копье видео.
Что такое кислородное копье? Резка металла кислородным копьем. Кислородное копье видео.
Что такое кислородное копье?
Схема процесса резки кислородным копьем представлена на рис. 1.
Рис. 1. Схема процесса резки кислородным копьем.
Кислородное копье состоит из рукоятки с вентилем, к одному концу которой присоединяется резиновый шланг для подвода кислорода от баллона, а к другому — стальная трубка-копье.
Резка металла кислородным копьем.
При резке кислородным копьем место начала реза нагревают пламенем горелки, резака или другим источником тепла до температуры начала горения, затем конец копья подводится к нагретому месту и открывается подача кислорода. Процесс резки идет за счет тепла, выделяющегося при сгорании разрезаемого металла, а также дополнительного тепла от сгорания конца стальной трубки-копья. Так как сама трубка во время резки сгорает, ее приходится время от времени сменять. Для уменьшения расхода стальных трубок и улучшения процесса резки целесообразно при внутреннем диаметре трубки свыше 4 мм вставлять внутрь нее малоуглеродистую проволоку.
Образующиеся в процессе резки кислородным копьем шлаки под действием давления кислорода выдуваются наружу через зазор между трубкой и стенками образуемого отверстия. Для лучшего удаления шлака и во избежание зашлаковывания отверстия резку следует вести снизу — вверх при вертикальном или наклонном положении заготовки, а копьем совершать возвратно-поступательные и поворотные движения.
Кислородным копьем, помимо прожигания отверстий, можно разрезать детали больших толщин. Для этого резку копьем совмещают с работой резака. Резаком прорезают щель размером 100—150 мм, в нее вводят копье и продолжают рез. Способом комбинированной работы резака и копья можно резать стальные болванки толщиной до 2 м.
Примечание: Помимо стали кислородным копьем можно резать железобетон и многие горные породы.
Способ кислородной резки копьем является весьма эффективным, так как дает экономию кислорода и горючего газа.
Кислородное копье видео.
Более детально с кислородно-копьевой резкой вы можете ознакомиться, просмотрев видео ниже.
Статья оказалась полезной?! Поделись с друзьями в социальных сетях.
Резка металлов и прожигание бетона кислородным копьем
В металлургии и строительстве нередко для прожигания металлических или железобетонных конструкций используется кислород. В этой статье рассмотрим, как осуществляется резка металлов кислородным копьем, а также специфику сверления бетонных изделий с применением точечного термического воздействия.
Как это работает
Приспособление для реализации данной технологии обладает очень простым устройством. Это стальная трубка подходящего диаметра, по которой подается кислород. Один конец трубки-копья подключается через вентиль и гибкий шланг к источнику O2, а второй прикладывается к обрабатываемой поверхности. Чтобы активировать пламя, рабочий конец нагревается до 1400 °С (для этого используется вспомогательный термоисточник, например газовый резак), после чего он начинает стремительно окисляться (гореть), повышая температуру до 2000 °С и поддерживая ее уже без стороннего нагрева. Для разжигания пламени O2 подается под низким давлением (около 1 атм), которое после образования устойчивого процесса повышается до рабочих показателей (5-6 атм).
Как отмечалось выше, резка кислородным копьем металлов и бетонных конструкций часто применяется в металлургической и строительной сферах. С помощью данного метода выполняют такие операции как:
Поскольку работа с O2 несет определенную опасность, такая резка должна выполняться с применением защитных средств: экрана, маски и специальной экипировки. Подробнее об особенностях эксплуатации данного газа и мерах предосторожности читайте в статье: Кислород технический: производство, эксплуатация и применение в промышленности.
Сверление и резка металлов кислородным копьем
После поджига и стабилизации пламени торец трубы прижимают к поверхности детали. Углубление в материал происходит за счет тепла, которое выделяется вследствие сгорания металла. Во время температурного воздействия необходимо периодически совершать трубой обратно-поступательные и вращательные действия для удаления образовавшегося шлака. В итоге получается отверстие круглой формы, размер которого обычно на 1-2 см больше диаметра трубки-копья.
В этом видео показан процесс сверления кислородным копьем:
Помимо сверления, подобная технология позволяет осуществлять раскрой детали. Для этих целей дополнительно применяется газовый резак, который предварительно делает канавку размером около 15 см, куда вводится копье. С помощью такого метода можно разрезать стальные болванки толщиной 2 м:
Резка крупных металлических деталей кислородным копьем
Во время рабочего процесса трубка-копье постоянно укорачивается, поэтому нуждается в периодической замене. Длина сгоревшей части в первую очередь зависит от характеристик обрабатываемого материала. К примеру, при прожигании чугуна на каждый метр углубления требуется около 20 м трубы (при этом расход O2 составляет 35 м³ на 1 м). Поэтому обработка чугунных изделий таким методом имеет невысокую производительность.
Прожигание бетонных конструкций
Как известно, бетон представляет собой смесь компонентов, каждый из которых имеет собственную температуру плавления. Так, керамзит оплавляется при 1100 °С, полевые шпаты – при 1400 °С, кремнезем – при 1700 °С, глинозем – при 2000 °С. При этом важно учитывать, что указанные материалы не окисляются под воздействием кислородной струи, то есть не поддерживают горение и не выделяют сами по себе тепло. Поэтому во время резки бетонного или ж/б изделия возникает необходимость в постоянном прижимании трубы с приблизительным усилием 30-50 кг. Поскольку при удалении расплавленной трубки поверхность очень быстро остывает, прожигать подобные неметаллические конструкции нужно без обратно-поступательных манипуляций, совершая лишь вращение в одну и другую сторону.
Прожигание (сверление) бетона кислородным копьем
Выполнять обработку бетона можно в любом положении, однако наиболее эффективным считается воздействие на поверхность снизу вверх. В этом случае шлак стекает между трубкой и стенкой отверстия под действием гравитационной силы, поэтому вероятность зашлаковывания невелика.
Увеличение мощности реза
Для повышения тепловой мощности внутрь трубки помещают пруток из низкоуглеродистой стали. Иногда его прихватывают сваркой с наружной стороны. Помимо улучшения процесса резки, такой подход позволяет сократить расход материала. Так же необходимо обратить внимание на качество используемого технического кислорода, которое имеет важное значение для эффективности процесса. Здесь Вы можете ознакомиться с типовыми объемами баллонов и формами поставки данного газа, соответствующего ГОСТ 5583 – 78 (чистота не менее 99,7%, 1ый сорт).
Еще более эффективным методом для увеличения мощности реза является применение мелкодисперсной железоалюминиевой смеси. При воспламенении такой порошок образует мощный факел длиной 5 см и температурой 4000 °С. В этом случае торец не прижимают к заготовке, а размещают на расстоянии 3-4 см с целью избегания закупорки отверстия шлаком.
Подводя итог, нужно отметить достаточную широту сферы применения кислородно-копьевой резки и сверления, особенно учитывая методику увеличения мощности с помощью вышеописанного метода, ввиду отличной производительности и минимальных требований к оборудованию. Данная технология может быть реализована практически в любых условиях, поскольку для этого необходимо иметь лишь стальную трубу и баллон, заправленный качественным O2 высокой чистоты.
Это интересно: Резка кислородным копьём
Резка кислородным копьём
При частичном разрушении конструкций кроме механизированного инструмента (отбойных молотков, отрезных дисков) применяют установки термического воздействия — кислородное копье, порошково-кислородный резак и т.п.
Для прожигания отверстий в бетоне и железобетоне, а также для разделительной резки в промышленной практике используют кислородное или кислородно-порошковое копье.
Например, с помощью копьевой резки прожигались отверстия в бетонной плите, на которой был установлен реактор Чернобыльской атомной станции. Отверстия были необходимы для размещения датчиков, контролирующих температуру, радиационный фон и другие параметры в разрушенном реакторе.
Кислородное копье — стальная трубка необходимой длины, по которой пропускается кислород. Будучи предварительно нагретым до температуры 1350–1400 °С, рабочий конец копья после пуска кислорода начинает интенсивно окисляться (гореть), развивая температуру до 2000 °С. Для увеличения тепловой мощности копья внутрь трубки обычно закладывают стальные прутки, но иногда их прихватывают сваркой к наружной поверхности копья (рис. 1).
Для начального нагрева копья используют обычно посторонние источники нагрева, например сварочную дугу или подогревающее пламя резака. В начальный момент, при зажигании копья, давление кислорода устанавливают небольшим, не более 0,05 МПа (0,5 кгс/см2), после же воспламенения трубки и установления устойчивого процесса давление кислорода поднимают до рабочего.
В процессе горения копье непрерывно укорачивается, причем в зависимости от толщины прожигаемого материала длина сгоревшей части трубки копья может быть в 5–25 раз больше длины прожигаемого отверстия. Обычно процесс прожигания кислородным копьем отверстий производят без применения подогревающего пламени.
Особенность прожигания отверстий в бетоне и железобетоне состоит в том, что для поддержания материала в месте контакта с копьем в расплавленном состоянии копье необходимо прижимать к обрабатываемому бетону.
Порошково-кислородное (кислородно-флюсовое) копье представляет собой стальную трубку с проходящими по ней кислородом и флюсом — мелкодисперсной смесью металлических порошков (железного и алюминиевого).
Так же, как и при кислородном копье, рабочий конец порошково-кислородного копья в начале процесса нагревают источником теплоты до температуры 1350–1400 °С, после чего в копье подают кислород и флюс.
На выходе из копья порошок воспламеняется, образуя ярко светящийся факел длиной до 50 мм с температурой 4000 °С и выше. Направляя факел копья на поверхность обрабатываемого материала, ее расплавляют и кислородной струей удаляют образующиеся шлаки. При резке металлов наряду с расплавлением имеет место и окисление основного металла.
Отверстия в бетоне и железобетоне порошково-кислородным копьем прожигают обычно в горизонтальном или наклонном снизу вверх направлении. Диаметр образуемого порошковым копьем отверстия зависит от диаметра копья, наличия или отсутствия вращательных движений копья и от удельных расходов кислорода и флюса. В результате получаются отверстия приблизительно круглой формы и составляет 30–90 мм.
Разделительную резку начинают от края разрезаемого материала или от начального сквозного отверстия внутри контура. Сущность процесса состоит в том, что, направляя факел копья на поверхность разрезаемого материала и совершая копьем возвратно–поступательных движения по касательной к передней грани реза (рис. 2), расплавляют поверхность материала факелом и удаляют расплавленный материал и шлаки струей кислорода.
Углубляя постепенно копье в разрез, прорезают материал насквозь, т. е. осуществляют разделительную резку. Ширина образуемого щелевого разреза в зависимости от толщины материала и диаметра копья может составлять 25–70 мм.
Резка порошковым копьем возможна во всех пространственных положениях независимо от толщины материала (для бетона и железобетона в пределах 3–3,5 м).
Рис. 3. Резка бетона и железобетона толщиной до 300 мм:
а — при направлении копья сверху вниз; б — при горизонтальном направлении
Рис. 4. Резка бетона и железобетона толщиной более 200 мм:
а — в горизонтальной плоскости и вертикальном направлении; б — в вертикальной плоскости и горизонтальном направлении
Рис. 5. Резка бетона и железобетона в вертикальной плоскости и вертикальном направлении:
а — при толщине разрезаемого материала до 300 мм; б — при толщине разрезаемого материала более 200 мм
Рис. 6. Схема резки «участками» бетона и железобетона толщиной более 200 мм
Рис. 7. Схема послойной резки бетона и железобетона толщиной до 200–300 мм и послойной резки отдельных участков при толщине материала более 200 мм
При разделительной резке железобетона важно начало процесса. В простейшем случае резку железобетона начинают от внешней кромки. Однако в практике весьма часты случаи, когда процесс приходится начинать внутри контура железобетонной стены или перекрытия.
Для этого необходимо иметь начальное отверстие диаметром 70–100 мм, которое можно получить как кислородным, так и порошково–кислородным копьем. При порошково–копьевой резке применяют стальные водо–газопроводные трубки с внутренними диаметрами 10 и 15 мм (ГОСТ 3262).
Один из основных параметров режима резки — удельный расход кислорода — зависит от удельного расхода и состава флюса, сечения копья, насыщенности бетона арматурой, а также от толщины разрезаемого железобетона.
При порошково–копьевой разделительной резке железобетона с применением флюса, состоящего из 80–85% Fe и 15–20% Al (по объему), на окисление трубки копья и флюса ориентировочно расходуется до 40% кислорода. Остальное количество его идет на удаление образующихся шлаков и непроизводительные потери.
Коэффициент полезного действия процесса прожигания в большей мере зависит от толщины разрезаемого железобетона, с увеличением которой наблюдается более полное использование кислорода и флюса за счет увеличения времени протекания реакций окисления. Следовательно, удельный расход части кислорода, идущей на окисление трубки копья и флюса при разделительной порошково–копьевой резке, уменьшается с увеличением толщины железобетона.
Однако практически для лучшего удаления шлака при резке больших толщин железобетона давление кислорода увеличивают, в результате чего (при сохранении постоянства проходных сечений кислородопровода) удельный расход кислорода с увеличением толщины разрезаемого железобетона возрастает.
Давление кислорода определяет в основном степень трудности удаления шлака, зависящая, в свою очередь, от толщины железобетона и направления процесса резки.
Так, если при резке железобетона толщиной 1500 мм в вертикальном направлении сверху вниз рабочее давление кислорода составляет 0,6 МПа (6 кгс/см2), то при резке железобетона той же толщины в горизонтальном направлении оно должно составлять не менее 1 МПа (10 кгс/см2).
Однако во избежание чрезмерно большого охлаждающего действия струи и непроизводительных потерь кислорода давление его даже при резке в горизонтальном направлении бетона толщиной до 2000 мм не должно превышать 1,4 МПа (14 кгс/см2).
Большое влияние на производительность резки оказывает также удельный расход флюса, изменение которого в пределах 24–48 кг/ч и более (при резке железобетона толщиной 150–1500 мм) изменяет скорость резки до 25–30%.