Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Получение заготовок автоматизированной термической резкой

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 721176.01.99
Систематизирован опыт различных отраслей промышленности и крупнейших производителей оборудования для термической резки. Проанализированы прогрессивные способы разделения материалов, предложены критерии для проведения их сравнительной оценки. Рассмотрены физико-химические особенности кислородной, плазменной, лазерной и гидроабразивной резки, а также гибридных способов разделения материалов. Предложен анализ расчетных методик, компьютерных моделей и программного обеспечения для выбора параметров лазерной резки. Для студентов и аспирантов, специализирующихся в области сварочного и заготовительного производства, а также для инженерно-технических работников промышленных предприятий, технологических и проектных институтов.
Павеле, Л.А. Получение заготовок автоматизированной термической резкой : учебник / Л.А. Павеле, А.А. Протопопов. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2019. - 236 с. - ISBN 978-5-9729-0366-5. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1048771 (дата обращения: 27.04.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.

Л. А. Павеле, А. А. Протопопов









ПОЛУЧЕНИЕ ЗАГОТОВОК АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКОЙ



Учебник










Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2019

УДК621.791.94
ББК30.61
    П12

Рецензенты:
директор ООО НПП «Вулкан-ТМ» д. т. и., проф., В. И. Золотухин;
директор ООО ПФ «Тулапроцесс» к. т. и., доц. Э. С. Решетъко









     Павеле, Л. А.
П12 Получение заготовок автоматизированной термической резкой : учебник / Л. А. Павеле, А. А. Протопопов - Москва ; Вологда : ИнфраИнженерия, 2019. - 236 с. : ил., табл.
          ISBN 978-5-9729-0366-5

     Систематизирован опыт различных отраслей промышленности и крупнейших производителей оборудования для термической резки. Проанализированы прогрессивные способы разделения материалов, предложены критерии для проведения их сравнительной оценки. Рассмотрены физико-химические особенности кислородной, плазменной, лазерной и гидроабразивной резки, а также гибридных способов разделения материалов. Предложен анализ расчетных методик, компьютерных моделей и программного обеспечения для выбора параметров лазерной резки.
     Для студентов и аспирантов, специализирующихся в области сварочного и заготовительного производства, а также для инженерно-технических работников промышленных предприятий, технологических и проектных институтов.


УДК621.791.94
ББК30.61





ISBN 978-5-9729-0366-5

     © Павеле Л. А., Протопопов А. А., 2019
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2019
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2019

        СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ........................................................5
1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СПОСОБАХ ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКИ................7
     1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ.................................................7
     1.2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕОСНОВЫ .............................11
        1.2.1. Кислороднаярезка................................11
        1.2.2. Плазменнаярезка.................................18
        1.2.3. Лазерная резка..................................26
        1.2.4. Гидроабразивная резка...........................29
        1.2.5. Резка комбинированными источниками энергии......30
     1.3. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ..........................................35
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ.................................................45
     2.1. ФИЗИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ.................46
     2.2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ БАЛАНС МОЩНОСТИ....................47
     2.3. РАСПРОСТРАНЕНИЕ, ФОКУСИРОВКА И ПОГЛОЩЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ....................................52
        2.3.1. Распространение и фокусировка лазерного излучения.52
        2.3.2. Поглощение излучения............................56
     2.4. ДИНАМИКА ТЕЧЕНИЯ ПЛЕНКИ РАСПЛАВА ПРИ РЕЗКЕ НЕПРЕРЫВНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ...................63
        2.4.1. Металл толщиной до 10 мм........................63
        2.4.2. Металл толщиной свыше 10 мм.....................67
     2.5. ГАЗОДИНАМИКА ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ГАЗА...................70
     2.6. МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ РЕЗКЕ В КИСЛОРОДЕ И АЗОТЕ.......................................75
        2.6.1. Резка в азоте...................................75
        2.6.2. Резка в кислороде...............................76
     2.7. МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ РЕГУЛЯРНОЙ
        ШЕРОХОВАТОСТИ СТЕНОК ПРИ РЕЗКЕ НЕПРЕРЫВНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ.................................80
     2.8. ОСОБЕННОСТИ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ...............85
3. КОМПЬЮТЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ.................................................91
     3.1. ОБЗОР ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕСА...................................................91
        3.1.1. Гидростатические (стационарные) тепловые модели.92
        3.1.2. Теплогазогидродинамические модели...............94

3

     3.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.....................100
         3.2.1. Имитация в промышленности............100
         3.2.2. Моделирование в образовании..........106
4. ТОЧНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗАГОТОВОК ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКИ....................................109
     4.1. КИСЛОРОДНАЯ И ПЛАЗМЕННАЯ РЕЗКА.............109
     4.2. ЛАЗЕРНАЯРЕЗКА..............................113
     4.3. ГИДРОАБРАЗИВНАЯРЕЗКА.......................114
5. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЦЕССА...............................116
     5.1. КИСЛОРОДНАЯРЕЗКА...........................116
     5.2. ПЛАЗМЕННАЯРЕЗКА............................123
     5.3. ЛАЗЕРНАЯРЕЗКА..............................135
     5.4. ГИДРОАБРАЗИВНАЯРЕЗКА.......................146
6. ОБОРУДОВАНИЕ И ОСНАСТКА...........................149
     6.1. КИСЛОРОДНАЯРЕЗКА...........................149
         6.1.1. Классификацияоборудования............149
         6.1.2. Портальные машины....................150
         6.1.3. Портально-консольные машины..........160
         6.1.4. Шарнирные машины.....................163
         6.1.5. Переносные машины....................164
         6.1.6. Резаки...............................169
     6.2. ПЛАЗМЕННАЯРЕЗКА............................171
         6.2.1. Классификация и виды оборудования....171
         6.2.2. Оснастка.............................184
     6.3. ЛАЗЕРНАЯ РЕЗКА.............................187
         6.3.1. Классификацияоборудования............187
         6.3.2. Состав лазерных технологических комплексов (ЛТК).188
         6.3.3. Специализированные и специальные ЛТК.190
         6.3.4. Универсальные ЛТК....................190
     6.4. ГИДРОАБРАЗИВНАЯ РЕЗКА......................224
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.....................228

4

        ВВЕДЕНИЕ


                                  Все должно быть изложено так просто, как только возможно, но не проще.

Альберт Эйнштейн

     Термическая резка в современном мире производственных технологии занимает одно из значимых мест, благодаря ряду преимуществ, обусловленных ее способом. Эта гибкая технология достаточно точно и быстро реагирует на технические, научные и экономические изменения и быстро адаптируется к новым требованиям.
     Традиционное разделение на резку термическим и механическим воздействием не отражает сложившуюся ситуацию на рынке технологии: разработку и стремительное внедрение в производство гибридных технологических процессов разделения материалов (лазер + плазма, лазер + кислород и т.д.), развитие технологии гидрорезки, разработку оборудования нового поколения, сочетающего в себе несколько технологии (например, комбинацию «лазер - пресс») и т.д.
     Сложившаяся ситуация требует подкрепления теоретической базоИ. Поэтому в настоящем учебнике с современных позиции проанализированы и классифицированы способы разделения материалов, предложены критерии для проведения их сравнительной оценки. Рассмотрены физико-химические особенности способов термическоИ резки, как традиционных и широко используемых, так и новых, которые только «завоевывают» рынок.
     Большое внимание в учебнике уделяется процессу лазерной резки, так как лазерная обработка материалов - это одна из технологии, определяющих уровень производства в промышленно развитых странах. В учебнике приведены основные принципы выбора энергетических, оптических и газогидродинамических параметров лазернои резки. С современных позиции нестационарного движения расплава в канале реза под деиствием сверхзвуковои струи газа с учетом неоднородности его течения рассматривается процесс бороздообразования боковых стенок реза.
     Развитие компьютернои техники сделало возможным решение таких задач, которые раньше не решались при проектировании технологии из-за большого объёма вычислении. В настоящеи работе изложены новые подходы к проектированию технологии лазернои резки. Проведен анализ существующих расчетных методик, компьютерных моделеи и программного обеспечения для проектирования технологии лазернои резки. Как известно, компьютерное моделирование технологических процессов в настоящее время особенно актуально. Автором представлен также собственный опыт компьютерного моделирования лазернои резки и его результаты, на основании которых разработаны технологические рекомендации по выполнению высокопроизводительнои и высококачественнои резки.
     Анализ точности и качества заготовок, получаемых различными способами термическои резки, является первостепенным для оптимизации технологических

5

процессов. В учебнике представлена оценка указанных параметров по Российским и Международным стандартам.
      В работе рассмотрены также технологии выполнения кислородной, плазменной, лазерной и гидроабразивной резки, а также технологические рекомендации, составленные на основе анализа и систематизация опыта применения термической резки на российских и зарубежных предприятиях и собственных исследований автора. Проведен обзор состояния разработок и выпуска отечественного и зарубежного промышленного технологического оборудования для термической резки.
      Учебник дает возможность заинтересованному читателю изучить основы термической резки, научить ориентироваться в требованиях, предъявляемым к производственным технологиям и соответственно к квалификации специалистов на современном рынке. Настоящая работа может быть использована для изучения и исследования процессов лазерной обработки материалов, связанных с глубоким проникновением лазерного луча в материалы, таких как лазерная резка, лазерная сварка с глубоким проплавлением, лазерное сверление и т.д.
      Материал учебника апробирован при чтении лекций, проведении лабораторных работ по дисциплинам:
       • «Технология конструкционных материалов» (для направления подготовки 15.03.01 «Машиностроение», 15.03.02 «Технологические машины и оборудование», 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств», 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», 23.03.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы», 27.03.01 «Стандартизация и метрология», 27.03.02 «Управление качеством», 15.05.01 «Проектирование технологических машин и комплексов», 17.05.02 «Стрелково-пушечное, артиллерийское и ракетное оружие», 24.05.01 «Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов», 24.05.02 «Проектирование авиационных и ракетных двигателей»);
       • «Оборудование машиностроительных производств» (для направления подготовки 15.03.01 «Машиностроение», профиль «Оборудование и технология сварочного производства»);
       • «Технологическая подготовка сварочного производства» (для направления подготовки 15.03.01 «Машиностроение», профиль «Оборудование и технология сварочного производства»);
       • «Конструкторско-технологическая подготовка сварочного производства» (для направления подготовки 15.04.01 «Машиностроение», профиль «Машины и технология сварочного производства»).
      Учебник рекомендуется для специалистов в области заготовительного производства, а также для инженерно-технических работников промышленных предприятий, технологических и проектных институтов. Может быть полезным для студентов, магистрантов и аспирантов, специализирующихся в указанной области.
      Авторы благодарят директора АО «Интерсварка» (г. Тула) А. В. Волкова за предоставление материалов по оборудованию.
      Замечания и пожелания просьба высылать по адресу e-mail: la_pavele@mail.ru

6

        1.        ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СПОСОБАХ ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКИ


    1.1. Классификация способов и области применения

     Процесс резки заключается в разделении целого на части или же в получении деталей определенной формы из исходного материала с целью их дальнейшей механической обработки и получения конечного продукта.
     По принятой в технической литературе классификации существует два основных способа разрезания металлических и неметаллических материалов:
      • резка механическим воздействием: разрезание ножницами, фрезерование, сверление, штамповка, пиление и т.д.
      • резка термическим (электрохимическим, электрофизическим и физико-химическим) воздействием: кислородная, кислороднофлюсовая, электродуговая, плазменная, лазерная.
     Некоторые способы резки, например, такие как электродуговая, морально устаревают и применяются в единичных случаях. Им на смену приходят новые современные технологии разделения материалов, которые из экзотических быстро становятся незаменимыми для большинства предприятий. В связи с постоянным совершенствованием существующих и разработкой новых технологий разделения материалов понятие «термическая резка» в технической литературе все чаще заменяется современным более точным определением - «резка струей...»: В соответствии с изложенным подходом рассмотрим различные способы разделения материалов, как «резку струей»:
      • кислородная резка: струей кислорода (иногда с добавлением порошка железа);
      • плазменная резка: плазменной струей (потоком ионизированных частиц);
      • резка лазером: потоком светящихся частиц (фотонов);
      • резка водой: струей воды под очень высоким давлением (иногда с добавлением абразива). В этой технологии отсутствует термическое воздействие на разрезаемый материал. И в связи с принятой классификацией рассмотрим этот способ разделения материалов, как «резку струей».
     Фундаментальное различие механического и термического способов резки заключается в том, что при термическом воздействии абсолютно исключен факт применения силы, независимо от толщины разрезаемого материала. То есть, термический способ можно назвать «бесконтактным», и, рассматривая явления, происходящие в зоне взаимодействия струя-деталь, в качестве режущего инструмента будем подразумевать струю газа, ионов, воды и т.д.

7

      В зависимости от вида формоизменения обрабатываемой заготовки различают разделительную и поверхностную резку. При разделительной резке (рис. 1.1. а) результатом обработки является относительно узкий сквозной прорез на всю толщину металла, а при поверхностной резке (рис. 1.1. б) производится сжигание или расплавление металла лишь на поверхности заготовки на относительно небольшую глубину с одновременным удалением жидкого окисла или расплава посредством сдувания струей газа.

1

2

2

6

I

б

Рис. 1.1. Пример разделительной (а) и поверхностной (б) кислородной резки:
1 - мундштук; 2 - заготовка; 3 - поверхность реза; 4 - грат;
5 - подогревающее пламя; 6 - режущее пламя; 7 - фронт резки


      В таблице 1.1 приведены основные способы резки струей, их преимущества, недостатки и области применения. Четких границ между областями применения различных способов резки струей не существует, и поэтому при их определении должна производиться комплексная технико-экономическая оценка эффективности способа резки для каждого конкретного случая.


Таблица 1.1
Основные способы резки струей

Способы резки     Достоинства          Недостатки             Области       
                                                             применения     
              • диапазонтолщин    • резкатолько         • резка углеродистых
              3 - 1000 мм;        углеродистых          и низколегированных 
              • низкая стоимость  и низколегированных   сталей;             
              оборудования        сталей                прямолинейная       
Кислородная   и его простота;     • широкий разрез;     и криволинейная     
              • возможность резки • значительная        резка заготовок     
              одновременно        зона термического     различной формы     
              несколькими         влияния;              из листового проката
              горелками           • невысокаяточность   в диапазоне толщин  
                                  получаемых заготовок; 3 - 1000 мм;        

8

Продолжение таблицы 1.1

Способы резки  Достоинства              Недостатки                 Области          
                                                                  применения        
                                  • ухудшение             • одно- и двухсторонняя   
                                  санитарно-гигиенических разделка                  
                                  характеристик           кромок сварных швов;      
Кислородная                       процесса                • вырезка дефектных       
                                                          участков сварных швов,    
                                                          обрезка                   
                                                          технологических           
                                                          планок                    
                                                          резка заготовок           
                                                          из хромоникелевых         
Кислородно-           Тоже                 Тоже           и коррозионно-стойких     
флюсовая                                                  сталей толщиной           
                                                          до 450 мм, чугуна, цветных
                                                          металлов и сплавов        
               • диапазон толщин  • низкая скорость резки • резка малоуглеродистых, 
               0,4-150 мм;        толщин свыше 50 мм;     хромо - никелевых сталей  
               • высокая скорость • высокаястоимость      и цветных металлов        
               резки;             оборудования;           толщиной до 100 мм;       
               • стабильность     • ухудшение             • случаи, когда требования
               качественных       санитарно-гигиенических по качеству находятся     
               показателей;       характеристик процесса; между требованиями        
Плазменная     • малая зона       • высокий уровень шума  к лазерной и кислородной  
               термического                               резке                     
               влияния; малое                                                       
               количество                                                           
               грата;                                                               
               малые деформации                                                     
               разрезаемого                                                         
               металла                                                              
               • высокая скорость • высокая стоимость     • возможность резки       
               обработки;         обработки для толщин    практически любых         
               • точность вырезки свыше 15 мм;            материалов и сплавов      
               деталей;           • высокая стоимость     от металла, до стекла     
               • малая зона       оборудования            и пластика;               
               термического                               • случаи, когда требуется 
               влияния; малые                             особая точность           
               деформации; малое                          обработки детали;         
Лазерная резка количество грата;                          • обработка               
               • возможность                              сложных профилей          
               выполнения малых                                                     
               отверстий;                                                           
               • возможность                                                        
               выполнения резки,                                                    
               сверления                                                            
               и фрезерования на                                                    
               одном оборудовании                                                   

9

Окончание таблицы 1.1

Способы резки   Достоинства                   Недостатки           Области применения   
                • отсутствие перегрева • высокая стоимость      Неограниченная          
                выше 100оСи            оборудования;            номенклатура материалов:
                структурных            • сложность оборудования бумага, картон, ткани,  
                изменений,             и условий его            кожа, резина, древесина,
                термических            эксплуатации;            полимерные материалы    
                деформаций заготовок;  • высокий уровень шума   (винипласт, фторопласт, 
                • возможность резки                             органическое стекло),   
                любых материалов                                фольгированная          
                с высокой прочностью                            и металлизированная     
                и отличными                                     пластмасса, металлы     
                физико-химическими                              и сплавы, в том числе,  
Гидроабразивная свойствами;                                     труднообрабатываемые    
резка           • высокая скорость                              (твердые и магнитные    
                обработки;                                      сплавы, титан,          
                • возможность                                   коррозионно-стойкие     
                выполнения резки,                               и жаропрочные стали),   
                сверления и                                     композиционные          
                фрезерования на                                 материалы, керамика,    
                одном оборудовании;                             натуральный             
                • точность вырезки                              и искусственный гранит  
                деталей;                                        и мрамор, стекло и др.  
                • экологическая                                                         
                чистота, полная                                                         
                пожаро- и                                                               
                взрывобезопасность                                                      

     *Таблица составлена по материалам сайтов [104-108], данным проспектов фирм ESAB (Швеция), «MESSER GRIESHEIM», Trumpf, Rofin-Sinar (Германия), работам [29, 60].

      Основные тенденции развития термической и механической резки, сложившиеся к началу 2000-х годов представлены на рис. 1.2. Приоритеты обработки заготовок переместились от кислородной и механической резки к лазерной и плазменной. На толщинах до 25 мм лазерная резка становится доминирующей.

Рис. 1.2. Структурные изменения в резке конструкционных материалах, сложившиеся в мире к началу 2000-х годов [8]

10

    1.2. Физико-химические основы


     Наиболее широкое применение в промышленности имеют три вида термической резки: газопламенная кислородная, плазменная и лазерная. Их общее заключается в локальном ослаблении молекулярных связей твердого тела путем интенсивного нагрева и удаления расплавленных участков газовой струей. Для нагрева металла используются следующие источники теплоты: экзотермическая реакция окисления металла в кислороде при кислородной резке, энергия ионизированного газа при плазменной резке, и энергия лазерного луча при лазерной резке. Одной из новых технологий резки, стремительно завоевывающей рынок, является гидрорезка или гидроабразивная резка, в которой в качестве режущего инструмента используется энергия сверхзвуковой струи жидкости.
1.2.1. Кислородная резка
     Кислородная резка, несмотря на некоторые ограничения, сегодня остается одним из основных процессов газопламенной обработки, благодаря очевидным преимуществам перед другими способами разделения материалов (простоте, относительной дешевизне применяемой технологии и оборудования, возможности разделения материалов в диапазоне толщин 3 - 1000 мм и т.д.). Ее сущность заключается в сжигании металла в кислороде и выдувании струей газа продуктов горения.
     При разделительной кислородной резке образуются сквозные разрезы, а при поверхностной - канавки круглого очертания (рис. 1.1). Разделительная резка может производиться без или со скосом кромок под сварку. В отличие от сварки кислородная резка на вертикальной плоскости или в потолочном положении не представляет трудности и может производиться в любом пространственном положении.
     Схема процесса кислородной резки приведена на рис. 1.1. Смесь кислорода с горючим газом выходит из мундштука резака и сгорает, образуя пламя, которое называют подогревающим. Когда металл нагревается до температуры начала горения, по осевому каналу мундштука подается технически чистый кислород. Он попадает на нагретый металл и воспламеняет его. В процессе горения выделяется значительное количество теплоты. К термическому и химическому действию может присоединяться механическое действие струи газа, выталкивающее жидкие и размягченные продукты из полости реза. Нижележащие слои металла нагреваются, и горение быстро распространяется в глубину, прожигая сквозное отверстие, через которое режущая струя кислорода выходит наружу, пробивая металл.
     Таким образом, кислородная резка состоит из нескольких процессов:
       • подогреваметалла;
       • сжигания металла в струе кислорода;
       • выдувания расплавленного шлака из полости реза.
     Подогревающее пламя обычно не тушат, и оно горит в течение всего процесса резки, так как теплоты, выделяющейся при сжигании железа в кислороде,

11

недостаточно для возмещения всех потерь теплоты в зоне резки. Если подогревающее пламя потушить, то процесс резки быстро прекращается, металл охлаждается настолько, что кислород перестает на него действовать, и реакция горения металла в кислороде останавливается.
      Окисление металла происходит на фронтальной поверхности струи режущего кислорода с образованием тонкой прослойки жидкого металла на границе раздела между жидкой пленкой оксидов и твердым металлом. Окисление определяет энергобаланс, а, следовательно, и скорость процесса резки, так как при этом выделяется дополнительная мощность. На фронте резки протекает следующая реакция:

Ме + — О — = МеО + Н МеО,

где   НМеО - энтальпия реакции окисления.
      Металл при резке нагревают пламенем, которое образуется при сгорании какого-либо горючего газа в кислороде. Для резки пригодны горючие газы и пары горючих жидкостей, дающие температуру пламени при сгорании в смеси с кислородом не менее 1800 °C. В качестве горючих газов используют ацетилен, пропан, природный газ и водород. Кислород, сжигающий нагретый металл, называют режущим. Особенно важную роль при резке играет чистота кислорода. Она должна быть не менее 98,5 - 99,5 %. C понижением чистоты кислорода сильно снижается скорость резки, а следовательно и производительность процесса, и сильно увеличивается расход режущего газа.
      Пламя является основным источником теплоты при резке. Пламя нагревает и расплавляет металл в зоне реза. При резке наиболее широко применяется кислородно-ацетиленовое пламя высокой температуры (3200 °C), обеспечивающее концентрированный нагрев. Однако в настоящее время часто используют газы - заменители: пропан - бутан, метан, природный газ. Состав горючей смеси, т.е. соотношение кислорода и горючего газа, определяет температуру и влияние пламени на металл. Изменяя состав горючей смеси, газорезчик изменяет основные параметры пламени.
      Все горючие газы, содержащие углеводороды, образуют пламя, которое имеет три четко различимые зоны: ядро, восстановительную зону и факел (рис. 1.3) [60].
      Водородное пламя ярко различимых зон не имеет, что затрудняет его регулировку по внешнему виду. При зажигании газовой струи, вытекающей из сопла, пламя перемещается по направлению движения струи газовой смеси.
      Скорость истечения для каждого газа подбирается так, чтобы пламя не проникало внутрь сопла горелки и не отрывалось от него. Газ в струе должен нагреться до температуры воспламенения 450 - 500 °C, а газы - заменители при 550 - 650 °C. Поэтому, ядро пламени при сгорании газов - заменителей длиннее, чем при сгорании ацетилена. Процесс горения горючего газа в кислороде экзотермический, т.е. идет с выделением теплоты.
      Cхема нормального ацетилено - кислородного пламени и график распределения температур по длине, а также состав пламени по зонам представлены нарис. 1.4. [60]


12