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.

Благодаря высокой температуре пламени и большему количеству теплоты, выделяемой в рабочей средней зоне пламени, а также благодаря простоте получения горючего газа из карбида кальция ацетилен получил наибольшее распространение как при сварке, так и при резке и других процессах газопламенной обработки. Нагрев металла ацетилено-кислородным пламенем значительно эффективнее нагрева пламенем других горючих.

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.

Для ацетилено-кислородного подогревающего пламени время начального подогрева низкоуглеродистой стали до воспламенения в кислороде составляет:

Толщина стали, мм......................................................... 10—?0 20-100 100-200

Продолжительность начального подогрева, с. . 5—10 7—25 25—40

176

Для остальных горючих газов-заменителей, менее калорийных и обладающих меньшей температурой пламени при сгорании в кисло­роде, время начального подогрева значительно больше.

Однако при установившемся процессе резки тепловой мощности пламени газа-заменителя оказывается недостаточно 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.

Мощность пламени и соотношение смеси. В зависимости от тол­щины стали соотношение между количеством теплоты, вводимой в металл подогревающим пламенем Qn, и теплотой, выделяющейся в процессе окисления железа QrlK, меняется. Чем меньше толщина стали, тем большую роль играет подогревающее пламя, сообщающее металлу (при толщине стали 5 мм) до 80% общего количества тепло­ты, выделяемой в процессе резки.

При сравнительно малой толщине стали (до 12—15 мм) целе­сообразно применять повышенную мощность пламени, обеспечи­вающую необходимый нагрев металла при больших скоростях пере­мещения пламени. Так как температура пламени, а следовательно, и эффективность нагрева возрастают с увеличением содержания в горючей смеси кислорода, то в процессе газовой резки листовой стали целесообразно применять окислительное подогревающее пламя с соотношением смеси р0 = 1,5, соответствующим максималь­ной температуре пламени.

При резке стали больших толщин роль подогревающего пламени в тепловом отношении значительно меньше, основное количество теплоты (до 90—95%) выделяется в результате процесса окисления железа и эффективность процесса резки определяется в основном режимом струи режущего кислорода. В этом случае, несмотря на то что мощность пламени должна быть достаточно большой, применение v окислительного пламени вряд ли можно считать оправданным.

Однако роль подогревающего пламени при резке металлов боль­шой толщины существенно возрастает при возникновении так на­зываемого обжимающего эффекта, действие которого начинает ска­зываться при завышенной мощности подогреваемого пламени, т. е. тогда, когда расход горючего газа соизмерим с суммарным расходом кислорода.

Вследствие статического давления горящих газов пламени режу­щая струя кислорода сохраняет на большом протяжении цилиндри­ческую форму, высокую скорость истечения и относительно по­стоянный химический состав.

На рис. 84 видно, что при отсутствии подогревающего пламени (кривые 2) на расстоянии от сопла 600 мм скорость истечения струи падает до 40 м/с, а чистота кислорода до 25%. При наличии же мощного подогревающего пламени (кривые 1) на том же расстоянии от сопла скорость истечения струи составляет '-'-'140 м/с, а чистота кислорода ^ 60%.

Форма подоіреваюших com и их расположение относительно режущего сопла. В отличие от сварочного пламени подогревающее пламя резака образуется на выходе горючей смеси из мундштука с кольцевым, щелевидным каналом — преимущественно у ручных

резаков (рис. 85, а) или из много - соплового мундштука, имеющего несколько отдельных цилиндри­ческих каналов, также располо­женных по концентрической (по отношению к режущему соплу)

Рис. 84. Зависимость скорости га­зової о потока и чистоты кислорода от расстояния до среза сопла:

А — скорость газового потока; В — чистота режущего кислорода

окружности, — у большинства машинных резаков (рис. 85, б). Многосопловые муццштуки обеспечивают большую устойчивость пламени и более концентрированный нагрев металла.

При прямолинейной резке стали малой толщины (менее 5 мм) в некоторых случаях находят применение резаки с последовательным расположением сопл (рис. 86),

при котором достигается нагрев металла узкой полосой, что осо­бенно важно при резке тонкой стали, так как позволяет произ­водить резку с малой шириной зоны теплового влияния и без оплавления кромок.

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

L = /-j- 3,

где / — длина ядра пламени, мм.

При резке же стали большой толщины во избежание перегрева и засорения мундшг>ка брызгами металла это расстояние значитель­но больше и в некоторых случаях составляет

L -=(+ (5-ь 10).

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.