Для резки стали и железа широко используют электрическую дугу. Почему для цветных металлов (алюминия, свинца) затруднено применение электродуговых резаков?

Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть некоторые физические свойства металлов и явления, происходящие при использовании электрической дуги.

Электрическая дуга — это мощный источник тепла, возникающий в результате протекания электрического тока через газовый промежуток между двумя электродами. При протекании тока через электрическую дугу выделяется большое количество энергии, что приводит к высокому нагреву и плавлению металлов. Именно поэтому электродуговые резаки широко применяются для резки сталей и железа.

Для понимания, почему электродуговые резаки менее эффективны для цветных металлов, рассмотрим следующие аспекты.

1. Теплопроводность металлов
   Цветные металлы, такие как алюминий и медь, обладают высокой теплопроводностью. Это означает, что тепло, выделяемое электрической дугой, быстро рассеивается по всему объему металла, вместо того чтобы сосредоточиться в зоне реза. В случае стали теплопроводность ниже, поэтому тепло концентрируется в области воздействия дуги, что способствует эффективному нагреву и плавлению металла.

2. Температура плавления
   Алюминий и свинец имеют сравнительно низкую температуру плавления по сравнению с железом и сталью. На первый взгляд, это должно упростить процесс резки, так как для плавления требуется меньше энергии. Однако из−за высокой теплопроводности алюминия нагрев дугой приводит к быстрому распределению тепла, что создает трудности в локальном плавлении. В результате процесс резки становится менее управляемым.

3. Окисление поверхности
   При воздействии электрической дуги на алюминий или свинец образуются оксидные слои на поверхности. Например, алюминий быстро покрывается оксидной пленкой (оксид алюминия), которая обладает высокой температурой плавления и прочностью. Эта пленка препятствует равномерному плавлению металла под воздействием дуги, затрудняя резку. Для стали этот эффект выражен значительно слабее, так как оксиды железа легче разрушаются при высоких температурах.

4. Испарение металла
   Цветные металлы, такие как свинец, при высокой температуре склонны к испарению, что может привести к нестабильности дуги. Это также затрудняет процесс резки, так как испарение металла изменяет параметры электрической дуги и ухудшает качество реза.

5. Электрические свойства
   Алюминий и медь обладают низким электрическим сопротивлением. Это означает, что электрическая дуга в большей степени "скользит" по поверхности металла, чем концентрируется в одной точке. Это делает процесс резки сложнее, так как требуется больше усилий для управления дугой и стабилизации ее воздействия.

Исходя из всего вышесказанного, трудности применения электродуговых резаков для цветных металлов связаны с их высокой теплопроводностью, образованием тугоплавких оксидных слоев, проблемами с испарением и особенностями их электрических свойств. Эти факторы делают процесс резки сложным и менее эффективным по сравнению с резкой сталей и железа.