Режущие кислородные струи и сопла

Подогревающее пламя и нагрев металла до воспламенения

Для начала процесса резки металл должен быть нагрет до температуры воспламенения в кислороде (температуры начала интенсивного окисления), при резке низкоуглеродистой стали —до температуры 1350—1360 °С.

Устанавливаемая при резке мощность подогревающего пламени зависит от рода горючего газа и от толщины разрезаемого металла. В значительно меньшей степени она зависит от химического состава разрезаемой стали.

В момент начала газовой резки подогрев металла в начальной точке реза до воспламенения осуществляется исключительно теплотой подогревающего пламени, причем в зависимости от рода горючего газа, температуры пламени и теплоты его сгорания в кислороде время начального подогрева может быть различным.

Однако при установившемся процессе резки тепловой мощности пламени газа-заменителя оказывается достаточно для эффективного нагрева металла, в связи с чем скорость резки при использовании этих газов обычно не ниже, чем при ацетилено-кислородном пламени. В то же время большое преимущество газов-заменителей — их низкая стоимость и недефицитность.

Расстояние от подогревающего сопла до металла. Так как максимальная температура пламени имеет место в его средней зоне — на расстоянии 2—3 мм от его внутреннего ядра, то для достижения наиболее интенсивного концентрированного нагрева расстояние от сопла до поверхности металла при резке стали должно составлять

1 = 1 + 3, где / — длина ядра пламени, мм.

Состояние поверхности металла. В значительной мере эффективность нагрева металла пламенем как в начале, так и в процессе резки зависит от чистоты поверхности разрезаемого металла. Наличие на поверхности металла окалины, шлака и других загрязнений изолирует металл от непосредственного воздействия пламени и препятствует быстрому нагреву его до температуры воспламенения.

Особенно большим препятствием для начала процесса резки является окалина вследствие малой теплопроводности.

Процесс газовой резки требует вполне определенного количества кислорода. Недостаток кислорода приводит к неполному сгоранию железа и недостаточно интенсивному удалению окислов. Избыток кислорода охлаждает металл.

Количество проходящего через сопло кислорода зависит от скорости истечения струи, определяемой конструкцией (формой) сопла, его наименьшим (критическим) сечением и давлением кислорода.

Истекающая из режущего сопла струя кислорода должна вызывать непрерывное окисление металла по всей толщине разрезаемого листа или заготовки, причем скорость перемещения режущего сопла вдоль линии реза должна соответствовать скорости окисления металла по толщине.

В значительной мере скорость окисления металла по толщине зависит от скорости истечения кислородной струи. Кислородная струя должна интенсивно удалять из зоны резки образующиеся при сгорании- металла окислы, для чего также необходима высокая скорость истечения струи.

Струя кислорода должна обеспечивать равномерную ширину реза по толщине разрезаемого металла и минимально возможную величину отставания, для чего необходимо сохранение цилиндрической формы струи по всей ее длине в пределах толщины разрезаемой стали.

В соплах с каналами цилиндрической формы, когда избыточное, давление кислорода на выходе в сопло больше 87 618 Па (0,893 ат) — а это имеет место в подавляющем большинстве случаев резки, расширение газа в устье канала сопла не полное и давление в нем больше давления окружающей атмосферы. Расширение кислорода происходит вне сопла и его струя менее направленная, чем при истечении из расширяющихся сопл при тех же давлениях кислорода

Расширяющиеся сопла при их рациональной форме и длине и при соответствующем давлении кислорода обеспечивают полное расширение газа в устье канала сопла, т. е. полное превращение потенциальной энергии газа в кинетическую, в результате чего отсутствуют затраты энергии на расширение струи на выходе из сопла; вся энергия струи идет только на увеличение скорости истечения кислорода, на увеличение длины струи и ее пробивной способности.

Суживающиеся сопла не обеспечивают сверхзвуковой скорости истечения кислорода и работают на дозвуковой или звуковой скорости истечения газа. Однако эти сопла менее чувствительны к изменению рабочего давления и при низких давлениях кислорода, не создавая подсоса воздуха, обеспечивают необходимую кинетическую энергию и пробивную способность струи.

Выбор формы сопла и рабочего давления кислорода при резке в большей мере зависит от толщины разрезаемой стали.

Дата добавления: 2014-01-04