Профессия
газорезчик

Струя режущего кислорода

От свойств струи режущего кислорода в значительной мере зависят качество поверхности реза и производительность резки. Одно из главных требований к струе режущего кислорода состоит в том, что она должна сохранять свои геометрические размеры по всей толщине разрезаемого металла.

При истечении газа из сопла в атмосферу струя на некотором расстоянии от сопла сохраняет свои параметры (скорость, температуру торможения), равные значениям на выходе струи из сопла. Распространяясь далее, струя захватывает частички окружающей среды (воздуха), вследствие чего вокруг зоны с постоянными параметрами образуется турбулентный пограничный слой, который с удалением струи от сопла увеличивается. Вследствие этого струя режущего кислорода по мере удаления от сопла расширяется, и ее скорость уменьшается. Одновременно снижается чистота кислорода.

Динамические свойства струи режущего кислорода определяются формой режущего сопла. Полное давление струи уменьшается с увеличением расстояния от среза сопла. Наибольшие значения полного давления струи соответствуют соплам с плавным входом и коническим расширением на выходе. У сопл ступенчато-цилиндрического типа внезапное расширение струи при переходе от горлового канала к выходному приводит к завихрению струи в «мертвых» зонах.

Стальной прокат обычной толщины обрабатывается при давлении режущего кислорода перед резаком 392...1 176 кПа (3,92...11,76 кгс/см2). Для резки стальных отливок и поковок большой толщины (свыше 300 мм) применяется низкое давление кислорода (до 392 кПа) с использованием в мундштуках сопел режущего кислорода цилиндрического типа.

Важным параметром режущей струи является скорость ее истечения из сопла. При кислородной резке считается наиболее благоприятным получение максимальных скоростей потока кислорода на выходе, причем статическое давление в струе на срезе сопла не должно отличаться от атмосферного.

Превышение давления на срезе по сравнению с атмосферным давлением приводит к расширению газовой струи на выходе из сопла, что снижает кинетическую энергию струи и ухудшает ее режущие свойства. Снижение статического давления ниже атмосферного приводит к изменению формы струи на выходе из сопла и не обеспечивает качественного процесса резки.

Повышение скорости потока режущего кислорода увеличивает динамическое воздействие на пленку жидкого металла, что обеспечивает повышение скорости кислородной резки металла при прочих равных условиях (рис. 1.2), поэтому для резки следует применять кислород высокого давления.

Рис. 1.2. Зависимость скорости резки V от скорости потока кислорода W:
1 — толщина стали 20 мм; 2 — толщина стали 100 мм

Кроме определенного объема кислорода, поступающего для окисления металла, в рез необходимо подать дополнительное количество кислорода для выдувания из щели реза жидких шлаков. Практика показывает, что коэффициент использования кислорода определяется в основном требованиями, предъявляемыми к качеству поверхности реза, и толщиной металла. Коэффициент использования кислорода имеет наименьшие значения при резке металла толщиной 5...10 мм (0,2...0,4), а с увеличением толщины до 100 мм возрастает примерно в 2 раза и далее меняется несущественно.

Значительное влияние на процесс кислородной резки оказывает чистота кислорода режущей струи. Поскольку струя кислорода используется не только для окисления металла, но и для выдувания оксидов из реза, в нижней части реза концентрация примесей в кислороде значительно возрастает. При коэффициенте использования кислорода 0,5 количество инертных примесей в струе кислорода возрастает в 2 раза, проникание частиц кислорода через слой инертных примесей затрудняется и реакция окисления замедляется. При резке кислородом пониженной чистоты на нижних кромках появляется большое количество трудноотделяемого грата. В этом случае для получения необходимого качества поверхности реза приходится снижать скорость резки.

Современные установки для получения кислорода обеспечивают высокую чистоту кислорода — не ниже первого сорта (99,2 %). В настоящее время нижний предел чистоты кислорода, используемого для кислородной резки, ограничивается 98 %.

Рейтинг@Mail.ru