одогревающее пламя служит для нагрева поверхностных сло — талла до температуры воспламенения. При кислородной рез — качестве горючего используют газообразные и жидкие угле­воды. При их сгорании в смеси с кислородом образуется вы — гемпературное пламя (табл. 14.1).

аксимальную температуру пламени обеспечивает ацетилен, му ранее его чаще всего применяли при кислородной резке, ко ацетилен является дорогостоящим газом, поскольку про — йство исходного продукта для его получения — карбида каль — — сопряжено с большими энергозатратами. Вследствие этого доящее время при кислородной резке ацетилен применяется не редко. Для этой цели используют газы — заменители аце — 1на: природный газ, пропан-бутановые смеси и др.

Таблица 14.1

Свойства горючих газов

Процесс нагрева металла газовым пламенем протекает в две стадии. На первой осуществляется разогрев кромки металла до тем­пературы воспламенения в струе кислорода при неподвижном источнике теплоты. При этом наиболее важной характеристикой газового пламени является скорость нагрева поверхности металла,

Продолжительность нагрева до заданной температурь мощности источника теплоты, теплофизических свой ала и его массы,

Так как нагрев металла подогревающим пламенем

теплообменом между горячими газами пламени и омываемым ими участком поверхности нагреваемого изделия (теплопередача кон­векцией) и лучистой теплопередачей от ядра пламени, то при увеличении толщины разрезаемого металла нужно повышать рас­ход горючего газа. Переход на горючий газ с меньшей удельной теплотой сгорания по сравнению с ацетиленом требует увеличе­ния его расхода. Возрастание расхода горючего газа необходимо также в том случае, если поверхность металла покрыта различны­ми загрязнениями (окалина, пригар) или увеличено расстояние между поверхностью разрезаемого металла и резаком по техноло­гическим соображениям.

На второй стадии процесса, т. е. во время кислородной резки, подогревающее пЛамя разогревает расположенные перед ним по­верхностные слои металла до температуры воспламенения, что обеспечивает непрерывность ведения процесса.

С учетом сказанного расход горючего газа Vn., м может быть определен с помощью уравнения

= + 100),

е 5 — толщина разрезаемого металла, м; наименования и значе — 1я коэффициентов, входящих в уравнение (14.1) для различных довий резки приведены в табл. 14.1 и 14.2.

Расход подогревающего кислорода м3/ч, необходимого для Мигания горючего газа,

Ки = РоКг.

На первой стадии процесса обычно применяют пламя с избы — Ачным содержанием кислорода, что обеспечивает ускоренный : ізогрев кромки. В процессе резки подогрев металла осуществля — • ся пламенем нормального состава.

Смесь горючего газа и подогревающего кислорода выходит из еццальных отверстий в мундштуках, расположенных определен — j>IM образом по отношению к выходному отверстию режущего слорода. У ручных и машинных резаков, которые могут резать мал л в различных направлениях, выходные отверстия располо­жены концентрично по отношению к режущему соплу.

с учетом той части, которая предназначена для удаления образо вавшегося шлака из полости реза.

Практика кислородной резки показывает, что коэффициен использования кислорода определяется в основном требования, ми, предъявляемыми к качеству поверхности реза, и толшино металла. Этот коэффициент имеет наименьшие значения при ке металла толщиной 5… 10 мм (дог = 0,2…0,4), а при увслич его толщины до 100 мм возрастает примерно в 2 раза и при большей толщине меняется несущественно.

Расход режущего кислорода, как видно из формулы (І4.2) возрастает при увеличении толщины разрезаемого металла и ско ­рости резки. Для практических расчетов расхода, м3/ч, режущего кислорода может быть рекомендована следующая формула:

Ккр = 250к2крк„к1,Г 5

где 5 — толщина металла, м; к2 — коэффициент, учитывак|: состояние металла перед резкой (к2 равно 0,3 — для проката, для отливок и поковок толщиной 0,3… 1,0 м); наименовав значения величин kv, кп, км см. в табл. 14,2.

Размеры каналов для режущего кислорода определяются расходом и давлением. Диаметр горлового канала d„ м, они ется формулой

d, =1,5-10-уКкря/(0,01рк+1),

где п= 1-0,12 lg(0,01/jJ; рК — избыточное давление кислорода на входе в сопло, кПа.

Диаметр выходного канала dB, м, режущего кислорода оп ляется с помощью выражения

d0 = dT[ 1 + (0,09 — 0,02М)(0,01рк — 1)].

Число Маха зависит от избыточного давления кислорода:

М = 2,247(0,01рк +1)°’ж -1.

Значительное влияние на процесс кислородной резки оказы­вает степень чистоты кислорода режущей струи. Это вызвано тем. что активность окисления железа зависит от концентрации инерт­ных щшмессй в кислороде на лобовой поверхности реза. Посколь­ку кислород предназначен не только для окисления металла, но г для выдувания оксидов из реза, в нижней части реза концентра­ция примесей в кислороде значительно возрастает. Так, при ко­эффициенте использования кислорода 0,5 количество инер гных прим реей в струе кислорода возрастает в 2 раза, причем наи( іоль — шая концентрация примесей отмечается на лобовой поверхт ости реза. Прохождение кислорода через слой инертных примесей за­трудняется, и реакция окисления замедляется, а иногда и пре крашается.

При резке кислородом пониженной степени чистоты на ниж­них кромках появляется большое количество трудноотделяемого грата. В этом случае для обеспечения необходимого качества по­верхности реза приходится снижать скорость резки. По данным различных авторов, при разделительной кислородной резке стали повышение степени чистоты кислорода на 0,5% в пределах

98,0. ..99,8 % позволяет увеличить скорость резки на 11… 35 %.

Современные установки для получения кислорода обеспечива­ют степень чистоты кислорода не ниже 99,2% при минимально допустимом значении для кислородной резки, равном 98 %. На ос­новании экспериментальных данных установлено, что скорость кислородной резки w, м/ч, зависит от толщины 5, м, разрезаемого металла, его теплофизических свойств и параметров режущей струи:

tv = З^^ДАр’73^0’4,

где значения коэффициентов 1с,, кр, км выбирают в соответствии с табл. 14.2; кл— коэффициент скорости резки, зависящий от из­быточного давления режущего кислорода (кл = (0,01дк)°3); ккр — коэффициент скорости резки, зависящий от расхода режущего кислорода и равный отношению принятого расхода кислорода к оптимальному; кч — коэффициент скорости резки, зависящий от степени чистоты кислорода є, % (jfc4 = j /^2(100 — я)); S — толщи­на разрезаемого металла, м.