Кислородная резка стали средних толщин

При кислородной разделительной резке стали в соответствии с технологическими особенностями различают резку металла малых толщин (до 5 мм), средних толщин (5—300 мм) и больших толщин (свыше 300 мм). Такое, деление довольно условно, однако для каждого диапазона разрезаемых толщин существуют общие закономерности.

Наиболее важными технологическими параметрами кислородной резки являются расход режущего кислорода, мощность подогревающего пламени, скорость резки.

Для расчетов расходов режущего кислорода может быть рекомендована следующая формула, полученная на основании результатов обработки данных ВНИИавтогенмаш и зарубежных фирм,

V_кр =0,07k₂k_рk_пk_м^-1δ^0.8,    (26.7)

где V_кр — расход «режущего» кислорода, м³/с; k₂ — коэффициент, учитывающий состояние металла перед резкой (k₂ = 0,3 — для проката; k₂=0,6 — для литья и поковок толщиной от 0,3 до 0,6 м), k_р, k_п, k_м — см. табл. 26.1.

Подогревающее пламя нагревает поверхностные слои металла до температуры воспламенения в начале резки, а в процессе резки — фронтальную поверхность металла. Мощность подогревающего пламени возрастет с увеличением толщины разрезаемого металла, расстояния между торцом резака и металлом. При резке загрязненного металла мощность пламени необходимо увеличивать. Мощность пламени определяется расходом горючего газа, его родом и соотношением расхода горючего газа и подогревающего кислорода. При кислородной резке в качестве горючего используются газообразные и жидкие углеводороды. При сгорании указанных горючих в смеси с кислородом образуется высокотемпературное пламя.

В табл. 26.2 приведены сведения об основных свойствах горючих газов.

Расходы горючего газа и подогревающего кислорода при резке могут быть определены из нижеследующих зависимостей:

V_r.r = Е 10^-6k_рk_т^-1k_гk_м^-1(10³δ+100);    (26.8)

V_к.п = βV_r.r,    (26.9)

где V_r.r — расход горючего газа, м³/с; V_к.п — расход подогревающего кислорода, м³/с;  δ — толщина разрезаемого металла, м. Значения входящих в приведенные уравнения коэффициентов для разных условий резки приведены в табл. 26.1 и 26.2. Расход железного порошка (q_ф, кг/с) при резке высоколегированных сталей определяется по формуле:

q_ф = 0,025δ^1,5 + 0,0017.    (26.10)

При заданных расходах газов скорость резки уменьшается по экспоненциальному закону с увеличением толщины разрезаемого металла, так как динамическое воздействие струи на расплав резко сокращается по мере удаления от среза сопла. Скорость резки увеличивается с ростом температуры подогрева металла вследствие возрастания толщины жидкой прослойки металла в разрезе, чистоты кислорода и давления кислорода перед соплом. Повышение давления «режущего» кислорода перед соплом способствует увеличению скорости его потока и его динамического воздействия на окисляемый металл. Наибольшее увеличение скорости потока кислорода (до 90%) наблюдается в интервале давления на входе в сопло от 98 до 2940 кПа, дальнейшее повышение давления кислорода перед соплом от 2940 до 9800 кПа позволяет увеличить скорость кислородного потока лишь на 8 %.

На основании обобщения экспериментальных данных получена следующая зависимость для определения скорости резки:

v = 7,6*10^-4k_тk_р^-0,5k_мk_дk_кk_чδ^-0,4,    (26.11)

где v — скорость резки, м/с; δ — толщина разрезаемого металла, м; k_д — коэффициент скорости резки, зависящий от давления «режущего» кислорода,

k_д = (0,01p_k)^0,28,

где р_k — давление «режущего» кислорода, кПа; к_ч — коэффициент скорости резки, зависящий oт чистоты кислорода,

к_ч= 1/(√2(100-ε))

где ε — чистота кислорода, %; k_т, k_м, k_р выбираются в соответствии с табл 26.1.

Меньшие скорости резки выбираются при точной вырезке фигурных деталей, наибольшие при прямолинейной разделительной кислородной резке металла в скрап (табл, 26.3).

Волченко В.Н. "Сварка и свариваемые материалы".