Konstrukce a výběr trysky hořáku na řezání plamenem

Konstrukce a výběr trysky hořáku na řezání plamenem

Tipy na konstrukci/výběr hrotu hořáku na řezání plamenem

1. díl dvoudílné série

Při navrhování nebo výběru řezací trysky/hrotu pro strojní hořák na řezání plamenem je třeba vzít v úvahu několik faktorů. Projdeme si některé z klíčových faktorů, které byste měli při výběru správného hrotu hořáku na řezání plamenem zvážit.

Dále jsou uvedeny některé faktory, které je třeba vzít v úvahu

  1. Tloušťka řezané oceli
  2. Typ řezacího otvoru (válcovitý otvor nebo vysokorychlostní/rozbíhavý otvor)
  3. Použitý předehřívací plyn
  4. Typ prováděného řezání (řezání tvarů, úkosové řezání atd.)
  5. Vlastnosti řezaného materiálu (složení materiálu, plech s nátěrem, okuje z válcování apod.)

Jsou ještě i další parametry, které je třeba vzít v úvahu, ale toto jsou ty hlavní. Ze všech faktorů týkajících se řezání plamenem jsou tryska a proud řezacího kyslíku, který z ní vychází, zdaleka těmi nejdůležitějšími body v tomto procesu. Ani hořák, ani s ním spojená zařízení na regulaci tlaku nemají s vlastním řezáním mnoho společného.

Tloušťka plechu

Dnešní zvyklosti v oboru řezání velí, že při větší tloušťce plechu je nutné zvětšit i průměr otvoru řezací trysky. Hlavním důvodem tohoto zvětšení je skutečnost, že kvalita/rychlost řezacího proudu s rostoucí vzdáleností od výstupu trysky klesá. Rychlost proudu řezacího kyslíku dosahuje vždy minimálně rychlosti zvuku (1 mach) a buď ještě v trysce nebo za ní vzroste na nadzvukovou rychlost.

K popisu tohoto proudu se někdy používá termín „laminární”, ale tento termín se nehodí pro popis nadzvukového proudu. Délka, po kterou proud zůstane „dobrý”, je funkcí průměru otvoru. U tohoto nadzvukového proudu existuje vztah l/d mezi délkou dobrého řezacího proudu (l) a průměrem trysky (d). Proto se vlastní délka tohoto proudu s rostoucím průměrem otvoru zvětšuje.

I když lze k řezání „tenkého” materiálu použít trysku nadměrné velikosti, obvykle to vede ke snížení kvality a také ke zvýšení spotřeby kyslíku při řezání. S rostoucím průměrem otvoru roste i množství spotřebovaného řezacího kyslíku. Při stálém provozním tlaku se průtok/množství řezacího kyslíku zvyšuje s druhou mocninou průměru d2, takže malé zvýšení průměru otvoru má za následek velké zvýšení průtoku.

Předimenzování trysky proto není dobrý nápad, protože povede k výraznému zvýšení provozních nákladů. Výrazné „předimenzování” trysky také snižuje pravoúhlost řezu. Pokud je spodní částí spáry řezu širší než horní část, řez se obvykle změní na obrácené „V”.

Konstrukce otvoru pro řezání kyslíkovým plamenem

V dnešní době existují dvě základní konstrukce otvoru

  1. Válcovitý otvor
  2. Rozbíhavý otvor (také nazývaný vysokorychlostní otvor; viz obrázek 1)

Válcovitý otvor se nejvíce používá pro ruční řezání a strojní řezání tenkých materiálů 3,5–9,5 mm, zatímco rozbíhavý otvor se obvykle používá pro materiály tlustší než 9,5 mm. Protože většina CNC řezacích strojů je dnes vybavena plazmovým i plynovým řezáním, většina zákazníků řeže tenké materiály plazmou a u materiálů o tloušťce 20–25 mm přechází z plazmy na plyn. Bod přechodu je obvykle určen počtem instalovaných plazmových hořáků, výkonem těchto hořáků a také počtem instalovaných hořáků na řezání plamenem.

Provozní rozdíl v těchto dvou typech otvorů na kyslík je tlak potřebný pro co nejlepší provoz. Válcovitý otvor funguje nejlépe při tlaku přibližně 275 kPa, zatímco rozbíhavý otvor funguje nejlépe při tlaku v rozmezí 520–70 kPa). Skutečný nejlepší tlak je funkcí poměru velikosti výstupu k velikosti hrdla, tlak tedy určuje výrobce hrotu v závislosti na poměru, který zvolí. Tyto tlaky jsou tlaky měřené na vstupu hořáku. Řezací hroty budou obvykle uspokojivě fungovat při tlaku +/- 70 kPa projektovaného tlaku. Někteří svářeči přijdou na tyto zvláštní podmínky po vyhodnocení svých konkrétních podmínek. Je třeba poznamenat, že s narůstajícím tlakem řezacího kyslíku se bude zvětšovat šířka spáry řezu.

Účinně používané trysky s rozbíhavým otvorem mají v porovnání s tryskami s válcovitým otvorem vyšší rychlost řezání a navzdory vyšším provozním tlakům spotřebují méně kyslíku na jeden metr řezu. V níže uvedené tabulce je obecné srovnání rychlostí řezání u těchto dvou typů trysek.

Graf rychlostí řezání plamenem – kliknutím zobrazíte větší náhled

I když skutečné rychlosti nejsou podle standardů pro plazmu tak působivé, procentuální rozdíl mezi těmito dvěma styly působivý je. Vzhledem k tomu, že veškeré řezání plamenem se provádí při rychlostech nižších než 50 cm/min, i zvýšení o 1 cm/min bude mít za následek významné procentuální zvýšení objemu výroby.

Ve 2. části tohoto článku probereme konstrukci předehřívacích trysek s ohledem na různé palivové plyny a požadavky na úkosování v protikladu k řezání tvarů. Podíváme se také na několik podmínek, které mohou způsobit problémy s kvalitou řezu.