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Principio del taglio ossitaglio

1910
Tecnico che utilizza una torcia da taglio ossitaglio in un'officina di fabbricazione dei metalli.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

L'ossitaglio, o taglio a fiamma, taglia i metalli ferrosi mediante un processo di ossidazione rapido ed esotermico. In primo luogo, una fiamma di preriscaldamento porta la superficie dell'acciaio alla sua temperatura di accensione (circa 870 °C o 1600 °F). Un getto ad alta pressione di ossigeno puro viene quindi diretto sul punto, innescando una reazione chimica, [latex]3Fe + 2O_2 \rightarrow Fe_3O_4[/latex], che forma ossido di ferro fuso (scoria) e rilascia calore.

L'efficacia dell'ossitaglio si basa su una serie specifica di proprietà del materiale. La temperatura di accensione del metallo deve essere inferiore al suo punto di fusione. Se il metallo fonde prima di ossidarsi, il getto di ossigeno si limiterà a soffiare via il metallo fuso invece di sostenere la reazione di taglio. Questo è il motivo principale per cui il processo è molto efficace per gli acciai al carbonio semplici, ma non per la ghisa (ad alto contenuto di carbonio) o l'alluminio. In secondo luogo, l'ossido (scoria) che si forma deve avere un punto di fusione inferiore a quello del metallo di base. Ciò consente al flusso di ossigeno ad alta pressione di soffiare efficacemente la scoria fusa fuori dal taglio, noto come kerf, esponendo il metallo fresco per continuare la reazione. Il processo è autosufficiente, poiché l'ossidazione esotermica del ferro genera un calore significativo, che contribuisce a mantenere la temperatura di accensione lungo il percorso di taglio.

Questo metodo non è adatto per metalli non ferrosi come alluminio e rame, né per acciai inossidabili. Questi materiali formano ossidi altamente refrattari e tenaci (ad esempio, ossido di alluminio, ossido di cromo) con punti di fusione molto più alti rispetto al metallo base. Questi ossidi formano uno strato protettivo che impedisce al getto di ossigeno di raggiungere il metallo sottostante, inibendo così il processo di taglio.

UNESCO Nomenclature: 3313
- Ingegneria meccanica e macchinari

Tipo

Processo chimico

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Invenzione del oxy-acetylene welding torch
  • Comprensione delle reazioni di ossidazione esotermica del ferro
  • Disponibilità di ossigeno compresso ad alta purezza
  • Sviluppo di ugelli in grado di erogare un flusso coerente, alta velocità getto di gas

Applicazioni

  • taglio di lamiere di acciaio spesse nella costruzione navale e nelle costruzioni
  • demolizione di grandi strutture in acciaio come ponti ed edifici
  • lavorazione e riciclaggio di rottami metallici
  • fabbricazione di componenti strutturali in acciaio
  • taglio e smussatura di tubi per la costruzione di condotte
  • taglio automatizzato dei profili mediante macchine CNC

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • sistemi di iniezione di polvere per consentire il taglio di acciaio inossidabile e metalli non ferrosi
  • bracci di taglio robotici per ambienti pericolosi come lo smantellamento nucleare
  • taglio ossitaglio assistito da laser per un preriscaldamento più rapido e tagli più puliti
  • cannelli da taglio multitesta per tagli paralleli simultanei su grandi lastre
  • sistemi visivi basati sull'intelligenza artificiale per monitorare e controllare la qualità del taglio in tempo reale
  • tagliatrici portatili a ossigeno-combustibile alimentate a batteria che utilizzano concentratori di ossigeno elettrochimici
  • sistemi di taglio ossitaglio sottomarini con schermi a bolle specializzati
  • integrazione di teste di taglio ossitaglio in macchine CNC a 5 assi per forme 3D complesse
  • sviluppo di agenti modificatori delle scorie ecocompatibili per ridurre i fumi pericolosi
  • acustico emission sensors to detect and prevent burn-through or loss of cut
Correlato a: ossitaglio, taglio a fiamma, ossidazione, acciaio, temperatura di accensione, scorie, taglio termico, preriscaldamento, getto di ossigeno, metalli ferrosi.

Contesto storico

Principio del taglio ossitaglio

1900
1900
1903-05-10
1910
1910
1910
1910
1899-01-01
1900
1903
1906
1910
1910
1910
1920

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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