Design di preriscaldamento della punta/dell'ugello della torcia a ossicombustibile

Design di preriscaldamento dell'ugello dell'ossicombustibile

Parte 2 di una serie in due parti

Nel blog precedente sulla Design e selezione della punta/dell'ugello della torcia a ossicombustibile, abbiamo illustrato i design dei fori degli ugelli di taglio e dei requisiti per i vari spessori delle lamiere. In questo numero, descriveremo i diversi design degli ugelli richiesti per i vari gas combustibili.

Design di preriscaldamento dell'ugello

Nel mercato statunitense i quattro gas combustibili principali sono 1) acetilene, 2) propano, 3) gas naturale e 4) propilene. Sono inoltre disponibili alcuni additivi che, miscelati a gas naturale o propano, presumibilmente migliorano le prestazioni di taglio della macchina; tuttavia, questi additivi non richiedono la modifica del design dell'ugello per il gas combustibile di base. A differenza del design del foro dell'ossigeno di taglio, il design di preriscaldamento non cambia in base allo spessore della lamiera. Di seguito � riportata una fotografia che mostra i tre design di preriscaldamento, per i quattro gas combustibili, gas naturale e propano che utilizzano lo stesso design. La differenza nel design � resa necessaria dalla differenza nella velocit� della fiamma dei diversi gas. In questa foto l'ugello 1) � un ugello per acetilene, 2) � un ugello per propano/gas naturale, 3) � un ugello per propilene e 4) � un ugello monoelemento per propano/gas naturale.

L'ugello per acetilene ha una superficie frontale piatta e non � dotato di un bordo di ritenzione della fiamma. La velocit� di fiamma dell'acetilene � molto superiore a quella degli altri combustibili e solo l'interazione tra le fiamme delle porte di preriscaldamento adiacenti opportunamente posizionate � sufficiente per mantenere la fiamma sulla superficie dell'ugello alle portate/velocit� utilizzate nell'operazione di taglio. Il bordo dell'ugello n. 3 � pi� corto di quello dell'ugello n. 2: ci� indica che la velocit� della fiamma del propilene � superiore a quella del GN/propano, quindi il bordo pi� corto � sufficiente per il propilene. La funzione di ritenzione della fiamma per le punte per GN/propano e propilene viene svolta dalla vicinanza delle porte di fiamma adiacenti, dall'interazione di queste porte adiacenti, nonch� dall'interazione delle fiamme con la parete del bordo.

Utilizzo del design di preriscaldamento dell'ugello adeguato

� necessario scegliere il design di preriscaldamento appropriato per il gas di preriscaldamento utilizzato; in caso contrario, possono verificarsi problemi gravi. L'utilizzo di acetilene con punte progettate per GN/propano o propilene pu� causare un burn back prolungato o un grave surriscaldamento della torcia/punta della macchina. Probabilmente, l'impiego di un gas diverso dall'acetilene con punte per acetilene non causa problemi gravi ma, poich� la fiamma fuoriesce dalla superficie dell'ugello a flussi molto bassi, non � utilizzabile. Gli ugelli tenderanno a funzionare a temperature pi� basse a portate di preriscaldamento elevate poich� il flusso di gas maggiore tende a raffreddare l'ugello meglio delle portate ridotte.

Smussatura

Nella maggior parte delle applicazioni di taglio a fiamma, la torcia da taglio � perpendicolare alla lamiera. Un'eccezione � rappresentata dalla smussatura in cui la torcia/l'ugello � ad angoli da 15 a 60 gradi rispetto alla posizione perpendicolare alla lamiera. Ci� comporta due problemi: in primo luogo, l'aumento dello spessore della lamiera da tagliare e, in secondo luogo, la riduzione dell'efficacia del preriscaldamento. Per quanto riguarda lo spessore della lamiera, l'aumento della lunghezza effettiva di taglio corrisponde al coseno dell'angolo diviso per lo spessore della lamiera. Per una smussatura di 45 gradi la lunghezza del taglio, lo spessore della lamiera aumenta di 1,41 volte. Pertanto, quando si smussa una lamiera da 5 cm a 45 gradi, � opportuno scegliere un ugello progettato per almeno 7,5 cm circa. Mentre la lunghezza del taglio aumenta all'aumentare dell'angolo di smussatura, l'efficacia del preriscaldamento diminuisce in modo ancora pi� drastico.

Durante un'operazione di smussatura, probabilmente l'errore pi� comune � l'esecuzione di un preriscaldamento insufficiente. La foto riportata in precedenza illustra un tentativo di smussatura a 45 gradi. Si noti che i primi 1-2 cm della smussatura sono lisci, mentre sul resto della superficie di taglio sono presenti ripetuti solchi verticali. Per la maggior parte degli utenti, tale risultato � inaccettabile.

Il risultato corretto rappresentato dalla prima parte della superficie � dovuto al calore immesso sulla lamiera prima di iniziare il taglio. Quando il taglio oltrepassa questa parte preriscaldata della lamiera, la superficie del taglio si deteriora in modo inaccettabile. Per risolvere questo problema, � necessario applicare una o tutte le seguenti soluzioni:

1. ridurre la distanza tra punta e pezzo in lavorazione fino al punto in cui i coni interni di preriscaldamento toccano la lamiera
2. aumentare la portata dei gas di preriscaldamento al massimo consentito dalla punta
3. verificare che il rapporto focale sia corretto per garantire le massime temperature di fiamma
4. utilizzare un preriscaldamento ausiliario

Questa foto mostra una configurazione a tre torce con preriscaldamenti accesi. La parte risultante presenta una smussatura superiore di 45 gradi, un naso e una smussatura inferiore di 45 gradi. La torcia 1 � quella principale e richiede la maggior parte del preriscaldamento. Si noti la differenza nella lunghezza dei coni di preriscaldamento delle torce 1, 2 e 3. La torcia 2 � la seconda e fornir� il naso/la terra. Questa torcia richiede poco preriscaldamento e acquisir� effettivamente parte del riscaldamento necessario dalla torcia 1. La torcia 3 taglier� la smussatura superiore e in alcuni casi richieder� pi� preriscaldamento della torcia 2 ma, di solito, non pi� della torcia 1.

Anche in questo caso, osservando le tre torce, i coni di preriscaldamento della torcia 1 sono i pi� lunghi, mentre la torcia 3 ha coni leggermente pi� corti rispetto alla torcia 1 ma pi� lunghi della torcia 2. � difficile ottenere un preriscaldamento eccessivo sulla torcia dell'angolo di inclinazione, mentre � relativamente facile ottenerlo sulla torcia verticale. In questo caso, un preriscaldamento eccessivo comporta spesso la produzione di scorie tenaci difficili da rimuovere sul fondo della lamiera.

La smussatura presenta pi� difficolt� rispetto al tipico taglio sagomato, ma alcune delle nuove apparecchiature sulle macchine odierne aiutano a superare alcune di queste difficolt�.