Способ резки титана и его сплавов

1 Изобретение относится к технологии обработки металлов, в частности к механической обработке титана и титансодержащих сплавов. Титан и его сплавы, имеющие высокие физико-механические свойства, являются материалами, технологическая обработка которых затруднена. Одной из технологических задач является разделительная резка, т.е. разделение листов, прутьев, слитков и т.п. заготовок на части, подлежащие дальнейшей обработке или используемые без нее. Известен способ разделительной резки титана и его сплавов, заключающийся в том, что резку титана осуществляют движущимся рабочим телом, например, абразивным кругом. (Девяткин Ю. А. Судовая газорезка. Судостроение,Л., 1976 г. - прототип). При вращении круга абразивные частицы,контактирующие с разрезаемым материалом, в зоне реза вырывают частицы металла, образуя разрез. Способ имеет много недостатков, основным из которых является низкая производительность, возможность проведения резки только в стационарных условиях вследствие опасности разрушения абразивных дисков, высокая травмоопасность для обслуживающего персонала и т.д. Основной целью изобретения является повышение производительности, экономичности и качества резки. Цель достигается оптимизацией процесса горения металла в зоне реза за счет эффективного удаления продуктов горения при локализации области разогрева и исключения влияния окружающей среды. Для достижения цели в способе резки титана и его сплавов в начальный момент резания движение рабочего тела осуществляют со скоростью, обеспечивающей достижение температуры горения титана, и выдерживают до образования ювенильной поверхности среза, затем скорость снижают до величины, обеспечивающей постоянную ювенильную поверхность в зоне контакта и продолжают операцию резки. Вынос продуктов горения, температура плавления которых выше температуры горения титана,осуществляют одновременно с движением рабочего тела. В зону контакта резки подают струю газа, в атмосфере которого возможно поддержание температуры горения титана. При использовании кислородного окислителя последний дополнительно озонируют. В предложенном способе разогрев зоны реза до температуры горения титана и вынос продуктов горения из зоны реза осуществляют посредством трения с движущимся рабочим телом. Сущность предложенного способа состоит в следующем. Титан (титансодержащие сплавы) в отличие от других конструкционных металлов способен воспламеняться и гореть при температуре ниже температуры плавления в кислороде,азоте, водяном паре, их смесях и других окисли 002276 2 телях. Температура, при которой происходит самовозгорание и горение, достигается сухим трением титана и его сплавов с движущимся в течение необходимого интервала времени с установленной скоростью рабочим телом. При этом происходит эффективное удаление продуктов горения (окислов титана) из зоны реза рабочим телом, так что непрерывно образуется ювенильная поверхность. Возгорание поверхности самого рабочего тела не происходит из-за того, что в процессе трения в каждый момент участвует другой элемент его поверхности. Ювенильная поверхность эффективно взаимодействует с окислителем, что резко увеличивает скорость и качество резки. Поскольку разогрев и процесс горения происходит лишь в зоне контакта разрушаемого материала с рабочим телом, дополнительно повышается качество и производительность резки,обеспечивается высокая экономичность процесса из-за отсутствия потерь энергии на непроизводительный разогрев и теплоперенос. Рабочее тело рационально выполнять из титана или его сплава, так как в этом случае достигается максимальный коэффициент трения, т.е. эффективность нагрева зоны реза максимальна. Высокая механическая прочность рабочего тела позволяет осуществлять резку ручным инструментом, не опасаясь его разрушения и травм оператора. Подача в зону реза струи газа-окислителя позволяет увеличить скорость горения титана и,следовательно, скорость реза. Кроме того, в этом случае резка может осуществляться в любой окружающей среде, в том числе и при глубоководных работах при условии давления в струе несколько большим, чем давление окружающей среды (воды). Способ осуществляется следующим образом. Разрезаемую поверхность приводят в соприкосновение с движущимся рабочим телом,например, вращающимся диском, тросом или лентой, надетой на вращающиеся шкивы и т.д. Осуществляя давление поверхностью рабочего тела на разрезаемую поверхность выполняют разделительную резку, для чего рабочему телу придают скорость, обеспечивающую достижение температуры горения титана, и сохраняют ее до образования ювенильной поверхности среза. Затем скорость рабочего тела снижают до величины, которая позволяет поддерживать постоянную ювенильную поверхность в зоне контакта, и продолжают операцию резки. Вынос продуктов горения происходит одновременно с движением рабочего тела. Для увеличения скорости резки в зону контакта реза подают струю кислорода или другого окислителя. Кислородный окислитель дополнительно озонируют. Достижимая скорость резки при данной толщине разделяемого материала определяется скоростью движения поверхности рабочего тела, ве 3 личиной давления на разрушаемый материал и скоростью подачи газа в струе. Достигнутая экспериментальная скорость резки титана составляет 50 мм/с, что на порядок выше, чем,например, скорость газовой резки. Предложенный способ позволяет увеличить производительность и качество резки и осуществлять ее в любых условиях. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ резки титана и его сплавов, заключающийся в том, что резку титана осуществляют движущимся рабочим телом, отличающийся тем, что в начальный момент резания движение рабочего тела осуществляют со ско 4 ростью, обеспечивающей температуру горения титана, и выдерживают е до образования ювенильной поверхности среза, затем скорость снижают до величины, обеспечивающей постоянную ювенильную поверхность в зоне контакта, и продолжают операцию резки, при этом вынос продуктов горения осуществляется одновременно с движением рабочего тела. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зону контакта резки подают струю газа, в атмосфере которого возможно поддержание горения титана. 3. Способ по пп.1-2, отличающийся тем,что в зону контакта резки подают кислородный окислитель, который дополнительно озонируют.