Podgrzewanie palnika tlenowo-paliwowego i jego właściwa regulacja

Ustawienia i regulacja palnika tlenowo-paliwowego

Palnik do cięcia to urządzenie, które wykorzystuj połączone ciśnienie gazu i tlen do cięcia materiałów. Proces ten jest znany jako „cięcie tlenowo-paliwowe”. W niniejszym artykule omawiamy procedury regulacji płomienia w celu uzyskania efektywnego cięcia tlenowo-paliwowego.

Podgrzewanie

Cięcie płomieniem/spalanie tlenem wymaga źródła intensywnego ciepła, aby płyta była wystarczająco gorąca do wykonania cięcia/spalania. Takie źródło ciepła nazywane jest „płomieniem podgrzewania”. Nie ma konieczności podgrzewania całej płyty, ani nawet jej spodu. Wystarczy jedynie część w obszarze tuż przed reakcją cięcia. Niektóre materiały płytowe muszą być „podgrzewane” przed cięciem, aby zapobiec pękaniu podczas obróbki. Kategoria ta obejmuje zazwyczaj materiały o poziomie węgla powyżej 0,25%. NIE jest to jednak „podgrzewanie", które omawiamy w niniejszej artykule. Niektóre materiały wymagają „podgrzewania” do 315℃ (600°F). Istnieją również materiały, które wymagają „podgrzewania” w celu uzyskania wysokiej jakości cięcia.

Gazy podgrzewania

Do mieszanki paliwowo-tlenowej służącej do podgrzewania stosuje się wiele paliw, a każde z nich ma określone cechy, które czynią je atrakcyjnym. Do około 1970 r. acetylen był najczęściej używanym paliwem, ale jego rosnące koszty, rozwój plazmy i agresywny marketing innych paliw sprawiły, że nie jest on już oczywistym wyborem, szczególnie tam, gdzie dostępna jest również technologia plazmowa. Obecnie najpowszechniejszymi paliwami są gaz ziemny i propan. Istnieją również mieszanki gazu ziemnego lub propanu z innymi dodatkami, które tworzą wyższa temperaturę. Jeśli gazy te są w rzeczywistości gorętsze, ma to niewielkie znaczenie, ponieważ prędkość cięcia są ograniczone zdolnością podgrzewania (temperaturą) tylko w przypadku cieńszych materiałów, 0,3 cm – 1,27 cm (1/8-1/2 cala). W przypadku grubszych materiałów prędkość cięcia jest ograniczona zdolnością cięcia strumienia tlenu, nie zaś podgrzewaniem, dlatego wyższe temperatury płomienia mają niewielkie znaczenie lub nie mają żadnego znaczenia.

Temperatura płomienia

Jak wspomniano wcześniej, celem gazów do podgrzewania jest podniesienie temperatury płyty tuż przed cięciem, stąd wymagana jest duża szybkość transferu ciepła z płomienia na płytę. Czynniki, które operator może kontrolować, aby osiągnąć taki transfer ciepła:

1. temperatura płomienia
2. ilość użytych gazów do podgrzewania i
3. odległość końcówki od obrabianego przedmiotu.

Temperatura płomienia jest kontrolowana przez regulację współczynnika O/F. Poniższy wykres ilustruje wpływ tego stosunku na temperaturę. Intensywność podgrzewania można regulować, podnosząc lub obniżając ciśnienie podgrzewania w palniku. Wysokie ciśnienie powoduje duże natężenia przepływu, tj. podgrzewanie z dużą prędkością. Niskie ciśnienie powoduje niskie natężenia przepływu/prędkość. Operator może regulować stosunek O/F w oparciu o wewnętrzny stożek płomienia. Gdy stożek wewnętrzny jest najkrótszy, przy czym wciąż ma bardzo jasny kolor, oznacza to najwyższą temperaturę płomienia. Procedura ta może być stosowana niezależnie od całkowitego przepływu gazów.

Wymagane podgrzewanie zmienia się w zależności od wykonywanej operacji. Aby rozpocząć przebijanie, wymagane jest bardzo wysokie natężenie przepływu (przy prawidłowym stosunku O/F), a następnie znacznie niższe natężenie przepływu (ponownie przy właściwym stosunku O/F) w celu kontynuowania czynności cięcia. Warunki podgrzewania są często określane jako Hi Preheat (intensywne podgrzewanie) i Lo Preheat (słabe podgrzewanie). Niewystarczająco wysokie podgrzewanie Hi Preheat sprawia, że czas przebijania wynosi 20–120 sekund. Czas przebijania oznacza czas, w którym podgrzewanie Hi Preheat jest włączone przed rozpoczęciem cięcia tlenem. Przy odpowiedniej kontroli podgrzewania Hi Preheat czas przebijania materiału o średnicy od 1,27 – 15 cm (½ – 6 cali) może stale wynosić 10 sekund lub mniej. Jeśli operacja polega na ukosowaniu, warunki podgrzewania Hi Preheat są wymagany przez cały czas.

Problemy z podgrzewaniem

Prawidłowo wyregulowane ustawienie podgrzewania skutkuje ostrą górną krawędzią oraz wolną od żużla i ostrą krawędzią dolną. Jeśli zgorzelina walcownicza jest bardzo ciężka, czasami konieczne jest wyższe podgrzewanie, aby ją oderwać, jednocześnie utrzymując odpowiednio podgrzaną przednią krawędź cięcia. Zbyt duże podgrzewanie spowoduje zaokrąglenie górnej krawędzi oraz znaczny wzrost ilości żużla. Wzrost ilości żużla często uniemożliwia przejście przez płytę bazową. Czasami żużel jest tak uporczywy, że część trzeba wybić go z płyty młotem kowalskim.

Ilości paliwa do podgrzewania

Rzeczywista zalecana ilość (CFH) paliwa i tlenu różni się w zależności od producenta i przeznaczenia końcówki. Ogólnie rzecz biorąc, do praktycznego wycinania kształtów wymagana ilość gazu ziemny to 10-20 CFH i 18-36 CFH tlenu oraz propanu 5-10 CFH i 23-45CFH tlenu. Natężenia przepływu dla propylenu są mniej więcej takie same jak dla propanu, przy czym zawierają trochę mniej tlenu. Ilość gazów do podgrzewania różni się w zależności od stanu powierzchni płyty, składu materiału, możliwości operatora i innych czynników, które trudno by teraz wymieniać. Cięcie płomieniem jest zarówno sztuką, jak i nauką.