真空中で金属を切断した時、あの飛び散る光の粒は出るのでしょうか

質問

真空中で金属を切断した時、あの飛び散る光の粒は出るのでしょうか
よく、工場の人がマスクを被って防護しています
あれは、金属の酸化物でしょうか
真空中では、あんなに光るのものなのでしょうか
切った時、どんな状態になるのでしょう
水で切ると飛び散った後が大変だからできないだろうし、
やっぱりレーザーとかを使うのでしょうか

物理が専門ではないのですが、知りたくてここに書き込みました
宜しくお願いします

回答No.2

mazeran · ベストアンサー

>金属を切断・・・
一般的な「鉄鋼」の切断で、酸素-アセチレンでの切断（溶断）のこととして、はばかりながら回答させていただきます。

鉄系の金属は、酸化鉄の融点が低いことを利用して切断（溶断）します。
つまり、鉄系金属を融点近くまでに高温にして、そこへ高圧の酸素を吹き付けることで融点の下がった鉄系金属を吹き飛ばして切断（溶断）します。
従って、レーザーを使用してもアシストガスとして「酸素」を使います。

真空中であっても、酸素の影響が及ぶ範囲では光る粒（溶融した鉄系金属）が飛び散ります。
しかし、空中で行うほどのレベルではなく、極限られた範囲での現象となります。

水（高圧の水）で切断する場合は、水だけではなく水と一緒に硬度の高い砂状の鉱物を含ませて吹き付けます。
空中では、空中の酸素と反応して「火花」を散らせますが、酸素-アセチレンほどの火花は散りません。
真空中であれば恐らく火花は出ないと思います。（経験なし）

非鉄金属、たとえばアルミなどは上記の酸素-アセチレンは使えません。
アルミは酸化すると、鉄とは逆で融点が上がるためです。
ですので、酸素-アセチレンでアルミを溶断しようとすると、切断しようとする周りが熔けてしまうため失敗します。

ここらへんはよくわかりませんが、宇宙空間での作業では恐らく酸素-アセチレンは使わないと思います。
トーチ（ガスを噴射するノズル）に伝わる熱の問題が出てくると思います。
なにしろ空気がほとんどない環境なので、空気による「放熱」ができなくなると思われます。
ヘタをすれば、トーチが熔けてしまうかも知れません。
レーザー光を使う方が合理的なのかも知れません。

お礼

鉄鋼を切る
やはりそれだけでも様々な技術が使われているんだと、
あらためて感心させられました
ありがとうございます！

あのよく見掛ける光景は、
酸素ーアセチレンを使っているのですね
飛び散る光の粒は「溶解した鉄系金属」だったんだ！
その中の酸素が反応する限り光り、
酸素の無い真空では、直ぐ消える
だから、「空気中より反応のレベルが低い」と言う事で良いでしょうか

レーザーを使う場合、
レーザーで鉄軽金属を融点近くまでに高温にして、
そこへ高圧の酸素を吹き付ける……
そのことを「アシストガスとして『酸素』を使う」事だと
判断したのですが、これでいいのかな

いろいろ勉強になりました

補足

飛び散った「溶解した鉄系金属」は、
無重力の場合、下に落ちず、
自分の運動しようとする方向へ真っ直ぐ飛んで行き、
暫くは酸素との燃焼反応で発光するけど、
反応レベルは空気中の場合より早く弱まり、
黒いすすにでもなってそのまま飛んで行く、
という図式を考えました

回答No.5

mazeran

Ｎｏ，４様、うまく伝わらなかったのでしょうか、私の文章がまずかったのか・・・
ニュアンスとしては同じことを言っていたつもりでしたが、ありがとうございます。
>高圧の酸素を吹き付けることで融点の下がった鉄系金属を吹き飛ばして切断（溶断）します。
この「吹き飛ばす」には、酸化を促進させながら、ついでに高圧のガスなので吹き飛ばしてしまおう。
のような意味でした。
実際高圧酸素の流量を下げると、熔ける範囲が広くなりきれいな切断はできませんからね。
うまく酸化させ、高圧の酸素を吹き付けると、熔けている部分と熔けていない部分の境目がハッキリとし、細い切れ込みで切断できます。

>ガス切断は鉄を焼き切ると言います。
私の時代では、「溶断」と習いました。今は違うんですね。
勉強になりました！。

お礼

専門の方（私よりはずっと）のご説明、ありがとうございます。
とても、勉強になりました。

回答No.4

tetsumyi

多くのガス使用者がそうですがmazeranさんも間違った理解をしておられます。
dododmesuさんは気づいておられると思いますが、酸素は吹き飛ばすために使うのではありません。
空気中でアセチレンは燃えますが空気中の酸素だけでは鉄を酸化させるには不十分ですから完全に酸化させるように酸素を補給します。
ですからガス切断は鉄を焼き切ると言います。
吹き飛ばすだけであれば酸素を使う必要はなくタダの空気を使えば良いことになります。

真空中では最初からアセチレンと酸素を供給して燃やし、鉄を焼き切る場合は酸素の量を増やして鉄も完全に酸化するように調整します。
真空中であってもノズルは高圧酸素を噴射することで熱を奪うので加熱し過ぎることはありません。
宇宙ステーション等では無重量状態で高温のまま、まっすぐに長く光ることになります。
切断できるような水やレーザーは大型の装置が必要ですから宇宙に持って行くことは無いでしょう。

お礼

完全に鉄を酸化させながら、
鉄を「焼き切る」。

宇宙空間では、水やレーザーでは大型になるので、
手頃な「酸素ーアセチレン」を使って鉄を焼き切る。
その時、酸化した鉄の光の粒は、
まっすぐ長く光って飛ぶ、
ということですね。

詳しいご説明、ありがとうございました。

回答No.3

mazeran

補足に対しての回答が遅くなり申し訳ありません。

補足文中に少し勘違いされているような部分がありますので、確認させてください。
>無重力の場合、下に落ちず、
と書かれていますが、無重力ではなく、恐らく頭の中は「宇宙空間」と言うニュアンスだと思いますがどうでしょうか？。
「宇宙空間」と言うのも正しくはないでしょうが、空気も重力もない空間と言うことだと思いますが、それであれば、考えられた図式は間違いないと思います。

酸素-アセチレンでは「アシストガス」と言うかどうか知りませんが、酸素-アセチレンでもレーザーでも、高圧の酸素ガスは、ただ単に熔けた鉄を吹き飛ばすのではなく、酸素を吹き付けることで融点が下がった鉄を熔かして吹き飛ばすわけです。

あとは間違いないと思います。

お礼

回答ありがとうございます。
私こそ、大変遅れて申し訳ありません！！！

そうです。
宇宙空間での作業を想像していました。
そうか、おおむね私の考えた図式は間違いなかったのですね。

いろいろ教えて頂き、とても嬉しいです。

回答No.1

tetsumyi

空気中でも鉄材を切断するときはアセチレンガスと酸素を使って焼き切ります。
この時に酸化鉄となって高温で光ります。
空気中では空気で温度がすぐに下がりますが、真空中では温度が下がり難いので光が強くなるのでしょう。

お礼

回答、ありがとうございます

「真空中では温度が下がりにくいので光は強くなる」んですね。
知りませんでした。
多分、強く光っても酸素は無いからすぐ消えるんだろうな
実際に、どうなるか見てみたいと思いました

いろいろ勉強させて頂きました。