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切割自动化 气体设备
第 1 部分(2 部分系列)
在设计或选择氧燃料机割炬切割喷嘴/喷嘴头时,必须考虑几个因素。我们将介绍一些关键因素,以便您在选择正确的氧燃料割炬喷嘴头时加以考虑。
以下是几个需要考虑的因素(但不是全部)
还有其他参数需要考虑,但这些似乎是主要考虑因素。在火焰切割的所有因素中,喷嘴和从喷嘴流出的切割氧气流是目前为止该过程中最重要的项目。无论是割炬还是与之相关的压力控制设备,都与实际切割没有太大关系。
当今的切割惯例发现,随着板材厚度增加,必须增大切割喷嘴孔径。这种增加的主要原因是,随着与喷嘴出口距离的增加,切割流的质量/速度降低。切割氧气流的速度始终保持在至少音速(马赫=1)级别,并在喷嘴内或喷嘴下游扩展为超音速。
“层流”一词有时用来描述这种流,但不适用于超音速流。流保持“良好”状态的长度是孔径的函数。在这种超音速流中,良好切割流的长度 (L) 与喷嘴直径 (d) 之间存在 L/d 关系;因此,该流的实际长度随着孔径的增加而增加。
虽然可以使用“超大”喷嘴来切割“薄”材料,但这通常会导致质量下降,以及切割氧气消耗的增加。随着孔径的增加,切割氧气量也会增加。在固定工作压力下,切割氧气流量/量随直径的平方 (d2) 而增加,因此,孔径稍增加一点会导致流量大幅增加。
因此,超大并不是好主意,因为它会导致操作成本大幅增加。严重“超大”也会减少切口的垂直度。通常情况下,切口会变成倒“V”形,切口底部比顶部宽。
目前有两种基本孔设计
圆柱孔主要用于手工切割和机器切割薄材料(1/8-3/8 英寸),而发散孔通常用于厚度超过 3/8 英寸的材料。由于当今大多数数控切割机同时配备等离子切割和气体切割,因此,大多数客户都是用等离子切割薄材料,并在厚度为 ¾ 到 1 英寸的材料上从等离子切割切换为气体切割。切换点通常由安装的等离子割炬数量、这些割炬的功率以及安装的氧燃料气体割炬数量来决定。
这两种氧气孔的操作差异是最佳操作所需的压力。圆柱孔在压力为约 40 psig 时处于最佳操作状态,而发散孔在 75-100 psig 压力范围内处于最佳操作状态。实际最佳压力是出口尺寸与管颈尺寸之比的函数,因此,压力由触头制造商决定,具体取决于他们选择的比率。这些压力是在割炬入口测量的压力。在设计压力为 +/- 10 psig 的情况下,切割喷嘴的运行状态通常令人满意。一些操作员在对其特殊条件进行评估后会发现这些特殊条件。需要注意的是,随着切割氧气压力的增加,切口宽度也会增加。
与圆柱孔喷嘴相比,有效使用的发散孔喷嘴具有更快的切割速度功能,尽管工作压力更高,但每英尺切割消耗的氧气更少。下图是这两种喷嘴切割速度的一般比较。
火焰切割速度图 - 单击查看大图
虽然等离子标准下的实际速度没有那么令人印象深刻,但这二者之间的百分比差异却令人印象深刻。由于所有火焰切割都是在低于 20 ipm 的速度下进行,每增加 1 ipm,产量百分比就会显著增加。
在本文的第 2 部分,我们将讨论各种燃料气体的喷嘴预热设计和坡口要求(而不是形状切割)。我们还将讨论几种可能造成切割质量问题的条件。