Lángvágás, lánggyalulás

Egyes acélfajták a lángvágással csaknem tetszőleges alakra darabolhatók. A lángvágás elvi alapja a következő: a vas a fehérizzás hőmérsékletén oxigénsugárban igen gyorsan oxidálódik, alumínium hegesztés közben jelentős hőmennyiség szabadul fel. A vasoxidok (FeO és Fe₃O₄) olvadáspontja a tiszta vas olvadáspontjánál kisebb. A lángvágáskor jelentkező salak tehát gyorsabban olvad meg, mint maga a tiszta vas. Lángvágáskor a vágandó vonal kezdőpontját elő kell melegíteni. Ezután az előmelegített helyre irányított oxigénsugárral a alumínium hegesztés vasat elsalakosítják. A képződött hígfolyós salakot az oxigénsugár alumínium hegesztés nyomása a hézagból kiszorítja.

2.36. ábra

A vágóégő legegyszerűbb szerkezeti megoldását mutatja a 2.36. ábra. Az 1 jelű vágófejet a 2 jelű kerekeken gördülő kocsira szerelik. A vágóoxigén a 3 csapon keresztül jut a vágóégőhöz. A 4 csap az előmelegítő láng szabályozására szolgál. Az előmelegítő láng valamilyen éghető gáz és oxigén keveréke (pl. acetilén + oxigén).

A vágóégő fúvókái különféle rendszerűek lehetnek. A 2.37/a. ábra olyan égőt mutat, amelynél az előmelegítő lángot adó fúvóka központosan körülveszi a vágóoxigén fúvókáját. Nagy előnye az ilyen rendszerű égőnek, hogy a vágóoxigén mindig előmelegített részre jut, mivel az előmelegítő láng körülveszi az oxigénsugarat. A központos égővel minden irányban lehet vágni. Az osztott fúvókájú vágóégőkkel (2.37/b. ábra), csak az ábrán nyíllal jelzett irányban lehet vágni, mert az előmelegített helynek mindig a vágóoxigénsugár előtt kell lennie.

2.37. ábra

A vágás munkamenete a következő: az előmelegítő lánggal a fehérizzás hőmérsékletéig melegítjük a munkadarabot azon a helyen, ahol a vágást meg akarjuk kezdeni, majd a vágóoxigén szelepét kinyitjuk. Az oxigénsugár az előmelegített anyagot elégeti, a keletkező kis olvadáspontú salakot az oxigén nyomása távolítja el. Az oxigén áramlási sebessége nagyobb a hang sebességénél. A vas oxidációjakor igen nagy hőmennyiség szabadul fel, amely a vágandó anyag hővezető képességétől függően előmelegíti a vágási helyet. A vas anyagok vágásakor tehát, ahol az oxidáció folyamata exoterm, a fejlődő melegmennyiség egy részének hatása összeadódik az előmelegítő láng hatásával. Más fémeknél, ahol az oxidáció nem annyira exoterm hatású, mint a vasnál, az előmelegítő lángot nagyobbra kell venni, mert az alapanyag elégéséből származó melegmennyiségnek nincs különösebb jelentősége.

A vágás megkezdése után az égő egyenletes sebességgel mozgatható a vágás irányában. A vágást elvégezhetjük szabadkézzel, vagy vonalzó melletti vezetéssel. A vágóégő a függőleges síkhoz képest elforgatható, így ferde felület is vágható.

Lángvágással nemcsak egyenes vonalú vágás végezhető el, hanem tetszőleges alakú darabok is kivághatók. Kivágáskor arra mindig ügyelni kell, hogy a vágás kezdőpontja a kiinduló anyag szélére essék. Olyan munkadarabokon, amelyeken belső anyagrészeket kell eltávolítani, a kivágandó rész valamelyik pontján furatot kell készíteni, s a vágást ebből a furatból kiindulva kell elvégezni.

Mindezek a vágási feladatok megoldhatók egyrészt előrajzolás után szabadkézi vezetéssel, másrészt vágógépekkel. A legtöbb vágógép egy olyan asztalra szerelt szerkezet, amely lehetővé teszi a vágóégő keresztirányú és hosszirányú mozgatását. A vágandó mintát vagy előrajzolják, és a gép mutatóját a rajznak megfelelően vezetik, vagy a munkadarabnak megfelelő fémmintát készítenek, amit a készülék tapogatója körbejár, és vezérli a kocsi útját.

A lángvágáshoz égőgázként acetilént, hidrogént vagy világítógázt használnak. Történtek már kísérletek a földgáz alkalmazására is, de az említett gázok közül változatlanul az acetilén a legelterjedtebb. Az egyes gázok között az a különbség, hogy az előmelegítés egyiknél lassúbb, a másiknál gyorsabb. Ennek különösebb jelentősége a vas vágásánál nincs, mivel az előmelegítéshez szükséges melegmennyiség legnagyobb részét az oxidációból keletkező melegmennyiség biztosítja.

Az előmelegítő gáznál fontosabb a vágóoxigén nyomása és tisztasága. Minél nagyobb a vágandó lemez vastagsága, annál nagyobb legyen az oxigén nyomása és a fúvóka furata. Az oxigén nyomását azonban csak a gyakorlati tapasztalati adatok alapján megállapított optimális értékig célszerű növelni. Előnyösen befolyásolja a vágási teljesítményt az oxigén tisztasága. Tapasztalati adatok szerint 97,5%-os oxigénnel a vágási idő 30%-kal, az oxigénfogyasztás pedig 70%-kal nagyobb, mint 99,5%-os oxigén használatakor. Természetesen a nagyobb tisztaságú oxigén előállítása költségesebb, a költségtöbblet azonban megtérül.

A lángvágás legelőnyösebben a kis karbontartalmú acélokhoz használható. Gazdasági előnyt jelent, ha a vágandó anyagot előmelegítik. Ha például a hengerművekben 700...900 °C hőmérsékletű hengerelt terméket vágunk, a vágási sebesség kb. háromszor akkora lehet, mint a hideg anyagok vágásakor. Az oxigén előmelegítésének nincs különösebb hatása.

A lángvágás elvét felületi megmunkálásra is használják. Ezt a célt szolgálja az oxigéngyalu, amely lényegében egy megnagyobbított vágóberendezés azzal a különbséggel, hogy az oxigéngyalun a hangsebességnél kisebb az oxigén kiáramlási sebessége. Az oxigéngyalu működési elvét szemlélteti a 2.64. ábra. A gyalulás kezdetén az égőt kb. 45°-os szögben tartják a horony vagy vájat kezdőpontján. Az anyag kellő előmelegítése után nyitják az oxigéncsapot. Az oxigénsugár hatására ugyanaz a folyamat játszódik le, mint vágáskor, csak az oxigénsugár a keletkező salakot nem fújja ki a vájatból, hanem maga előtt tolja. A salak a gyalulásra kerülő anyagot előmelegíti, tehát az előmelegítő láng és az oxigénsugár már előmelegített helyre érkezik.

A lánggyalulás ilyen formájában nagyon jó eredménnyel használható öntött acéltuskók, hengerelt bugák és szabadon alakított kovácsdarabok felületi hibáinak eltávolítására.