NL8001818A - Werkwijze en inrichting voor het inbranden van een metalen werkstuk. - Google Patents

Description

** —I·* H.O. 28933

Werkwijze en inrichting voor het inbranden van een metalen werkstuk.

De uitvinding heeft betrekking op, het inbranden van een metalen werkstuk, waarbij gebreken op het oppervlak van een werkstuk worden verwijderd door een stroom inbrandend zuurstofgas. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze en 5 inrichting voor het vlekvormig inbranden van één of meer gebieden van het oppervlak van het werkstuk, terwijl de inbrandinrichting en het werkstuk ten opzichte van elkaar in beweging zijn bij een normale inbrandsnelheid.

Ingebrande sneden worden zoals bekend gestart door het 10 eerst voorverwarmen van een band van metaal op het oppervlak van een werkstuk tot zijn zuurstof-ontbrandingstemperatuur. De breedte van de band is gewoonlijk gelijk aan de breedte van de gewenste ingebrande snede. Een stroom van inbrandend zuurstof wordt daarna gericht op de voorverwarmde band en een relatieve beweging wordt tot 15 stand gebracht tussen de inbrandende zuurstofstroom en het werkstuk, waardoor de gewenste ingebrande snede wordt voortgebracht. Tijdens de voorverwarmingsstap van zulk een bekende werkwijze die 20 seconden of meer in beslag kan nemen, kan er geen relatieve beweging tussen het werkstuk en de inbrandinrichting zijn, aangezien een re-20 latieve beweging zou verhinderen dat de band wordt voorverwarmd tot de gewenste temperatuur. Deze periode gedurende welke er geen relatieve beweging kan zijn maakt zulke bekende starten onpraktisch voor het vlekvormig inbranden van afzonderlijke gebreken, omdat de frequente noodzaak de relatieve beweging te stoppen voor het voor-25 verwarmen zou veroorzaken dat het vlekvormig inbranden te veel in beslag zou nemen, indien diverse gebreken zouden moeten worden ingebrand. Indien voorts diverse inbrandeenheden zij aan zij worden opgesteld om een gekoppelde loop over het oppervlak van het werkstuk tot stand te brengen, zou het stoppen van een relatieve bewe-50 ging om met één eenheid een start uit te voeren, terwijl een andere eenheid een inbrandsnede voortbrengt,veroorzaken dat de inbrand-stroom van de eenheid die de snede maakt, een onaanvaardbare diepe groef in het werkstuk zou uithollen gedurende de periode van geen relatieve beweging.

jcj De Amerikaanse octrooischriften 3*991 »985 en 3*996.503» alsmede 4*038.108 beschrijven werkwijzen en inrichtingen voor het ogenblikkelijk starten van inbrandreactie zonder stoppen voor voor-verwarming. Hoewel deze uitvindingen belangrijke vooruitgangen in de techniek voorstellen, hebben zij het nadeel, dat relatief dure en 800 1 8 18 -2- gecompliceerde inrichtingen nodig zijn. De inrichting volgens de Amerikaanse octrooischriften 3«991»985 en 3*996.503 vereisen een draadtoevoermechanisme en die volgens het Amerikaanse octrooischrift 4*038.108 een laser. Bovendien vereisen heide uitvindingen het 5 starten van een nieuwe reactie ep elk moment dat een inbrandsnede moet worden uitgevoerd, waardoor een frequent gebruik van de draad-toevoerinrichting of laser nodig is.

Derhalve heeft de uitvinding ten doel te voorzien in een werkwijze en inrichting voor het vlekvormig inbranden van het opper- 10 vlak van een werkstuk zonder de normale relatieve bewegingssnelheid tussen het werkstuk en de inrichting te onderbreken en zonder toepassing van een draadtoevoerinrichting of laser.

Deze en andere doeleinden die voor een deskundige duidelijk zijn, worden bereikt door de onderhavige uitvinding, waarvan een as- 15 peot een werkwijze omvat voor het vlekvormig inbranden van het oppervlak van een metalen werkstuk, bestaande uit: (a) het richten van een hulpstroom van zuurstofgas op een deel van het werkstuk, dat zich ten minste op de zuurstofontbran-dingstemperatuur bevindt, welke hulpstroom van zuurstofgas smaller 20 is dan de breedte van een gewenste inbrandsnede; (b) het tot stand brengen van een relatieve beweging tussen het werkstuk en de hulpstroom van zuurstofgas, teneinde continu een hulpplas van gesmolten metaal tot stand te brengen langs een gekozen baan op het oppervlak van het werkstuk; 25 (o) het in contact brengen van de hulpplas met een stroom van zuurstofgas van een hoge intensiteit, teneinde de plas uit te breiden tot een voorafbepaalde breedte, wanneer de plas een gebied op het oppervlak van het werkstuk bereikt, dat moet worden ingebrand; en 50 (d) het inbranden van het genoemde gebied door het richten van een stroom inbrandende zuurstofgas op de uitgebreide plas, welke stroom van inbrandend zuurstofgas breder is dan de hulpstroom van zuurstof.

Een tweede aspect van de uitvinding omvat een werkwijze 55 voor het vlekvormig inbranden van het oppervlak van een metalen werkstuk bestaande uit: (a) het richten van een hulpstroom van zuurstofgas op een deel van het werkstuk dat ten minste de zuurstofontbrandingstempera-tuur heeft, waardoor een thermochemisohe reactie wordt opgewekt; 40 (b) het tot stand brengen van een relatieve beweging tussen 800 1 8 18 t 4 -3- het werkstuk en de hulpstroom van zuurstofgas, teneinde continu een hulpplas van gesmolten metaal voort te brengen met een breedte van ongeveer 10 tot 30 mm langs een gekozen baan op het oppervlak van het werkstuk; 5 (o) het in contact brengen van de hulpplas met een stroom zuurstofgas met een eerste intensiteit die hoger ligt dan de intensiteit van een stroom van inbrandend zuurstofgas, teneinde de plas uit te breiden tot een voorafgekozen breedte van ongeveer 100 tot 300 mm, wanneer de plas het gebied op het werkstuk bereikt dat vlek- 10 vormig moet worden ingebrand; (d) het verlagen van de eerste intensiteit van de genoemde stroom van zuurstofgas volgens (c) tot een tweede intensiteit met een waarde tot die van de intensiteit van de stroom van inbrandend zuurstofgas op de plas die tot de voorgeschreven breedte is uitge- 15 breid; en (e) het inbranden van het gebied door het richten van de stroom van inbrandend zuurstofgas op de uitgebreide plas.

Het deel van het werkstuk waarop de hulpstroom van zuurstofgas is gerichtr bevindt zich bij voorkeur op zijn smelttemperatuur.

20 Een derde aspect van de uitvinding omvat een inrichting voor het vlekvormig inbranden bestaande uit: (a) een middel voor het verhogen van de temperatuur van een deel van het oppervlak van een metalen werkstuk: tot ten minste zijn zuurstofontbrandingst emperatuur; 25 (b) een middel voor het richten van een hulpstroom van zuurstofgas tegen het verwarmde gedeelte, teneinde een hulpplas te vormen en voortdurend te onderhouden, welk.middel een stroom van zuurstof kan afleveren die smaller is dan de breedte van de gewenste in te branden vlek; 30 (c) een middel voor het uitbreiden van de plas tot een voor geschreven breedte, welk middel een stroom van zuurstofgas met een hoge intensiteit kan afleveren, die gericht is op de hulpplas; en (cL) een middel voor het vlekvormig inbranden van een snede breder dan de genoemde hulpplas, welk middel een stroom van inbran- 35 dend zuurstofgas kan afleveren, die gericht is op de uitgebreide plas.

Een vierde aspect volgens de uitvinding omvat een inrichting voor het vlekvormig inbranden van een metalen werkstuk bestaande uit: 40 (a) een inbrandeenheid gevormd door: 800 1 8 18 ' / -4- (i) een bovenste voorverwarmingsblok met een lager oppervlak; (ii) een onderste voorverwarmingsblok met een bovenste oppervlak dat gelegen is onder het onderste oppervlak van het boven- 5 ste voorverwarmingsblok en daarvan op afstand ligt om een sleufvormig mondstuk te vormen voor het richten van een bandvormige stroom van zuurstofgas met inbrandintensiteit op het werkstukopper-vlak; 00 een hulpmondstukorgaan voor zuurstof met een centrale is 10 hartlijn die zodanig gericht, dat deze het werkstukoppervlak snijdt onder een scherpe hoek voor het afleveren van een hulpstroom van zuurstofgas aan het werkstukoppervlak, teneinde een hulpplas daarop te vormen; (c) een blaaspijporgaan met een afleveropening met een 15 vormfactor van 4rrtot ongeveer 25 en met een centrale hartlijn die het werkstukoppervlak onder een scherpe hoek snijdt voor het afleve-r ren van een stroom zuurstofgas met een eerste intensiteit die hoger ligt dan de intensiteit van de inbrandende zuurstof en die gericht is op de hulpplas op het werkstukoppervlak; en 20 (d) een middel voor het verlagen van de eerste intensiteit van de stroom van zuurstofgas volgens (c) tot een tweede intensiteit met een waarde tot de intensiteit van het inbrandende zuurstof.

De uitvinding is gebaseerd op de vinding, dat een zeer smalle hulpplas op het oppervlak van een werkstuk dat met een nor-25 male inbrandsnelheid beweegt, kan worden onderhouden met een stroom van zuurstofgas van een lage intensiteit en dat de afmeting van de hulpplas plotseling kan worden uitgebreid tot de volledige breedte van een gewenste inbrandsnede door het richten van een stroom van zuurstof met een hoge intensiteit op de hulpplas. Nadat de hulpplas 30 tot de gewenste breedte is uitgebrèid wordt het gebied van het werkstuk dat vlekvormig moet worden ingebrand, met een stroom van inbrandend zuurstofgas ingebrand. Bij het onderhouden van de hulpplas, dat wil zeggen bij het voortdurend voortbrengen van een hulpplas van gesmolten metaal langs een gekozen baan op het oppervlak van het werkstuk, zal een zeer smalle en ondiepe snede op het 35 oppervlak van het werkstuk worden gemaakt. Echter is deze "hulpsne-de" zo smal, dat zeer weinig metaal wordt verkwist en de hulpsnede op zichzelf niet een ongewenst oppervlaktegebrek zal worden.

Met de uitdrukking ’’stroom van zuurstof met een hoge intensiteit", zoals gebruikt in deze beschrijving en conclusies, is be- 8001818 f « -5- doeld een stroom van zuurstof met een intensiteit die hoger ligt dan die van de stroom van inbrandende zuurstof. Door het in aanraking brengen van de hulpplas met zulk een stroom zal de breedte van de plas plotseling worden uitgebreid tot een voorgeschreven breedte; 5 bij voorkeur die van de gewenste inbrandsnede.

Met de uitdrukking " hulpstroom van zuurstof" zoals gebruikt in de beschrijving en conclusies wordt bedoeld een stroom van zuurstofgas waarvan de breedte wezenlijk smaller is dan de breedte van een gewenste inbrandsnede.

10 Met de uitdrukking "stroom van inbrandende zuurstof" zoals hier gebruikt, is bedoeld een stroom van zuurstofgas met een in-brandintensiteit voor het thermochemisch verwijderen van gebreken van het oppervlak.

De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de 15 hand van de tekeningen, waarin;

Fig. 1 een zijaanzicht van een inbrandinrichting volgens de uitvinding toont, die een hulpplas kan ondersteunen en plotseling deze kan uitbreiden tot een voorgeschreven breedte; 3Pig.1A is een vooraanzicht van een deel van de inrichting 20 volgens fig. 1 genomen vanaf de lijn 1A-1A;

Fig. 2 een aanzicht van een deel van de inrichting volgens fig. 1 illustreert genomen vanaf de lijn II-II;

Fig. 3 de wijze aangeeft, waarop vlekvormig ingebrande sneden op het oppervlak van een werkstuk kunnen worden gemaakt door-25 toepassing van de inrichting volgens de fig. 1 en 2;

Fig. 4-6 uitvoeringsvormen van het hulpmondstuk voor zuurstof voorstellen, die bij de uitvinding worden toegepast;

Fig. 7 vlekvormige inbrandsneden illustreren die volgens de uitvinding zijn gemaakt, wanneer diverse inbrandeenheden worden toe-50 gepast die zij aan zij in een gekoppelde opstelling zijn gemonteerd;

Fig. 8 inbrandsneden volgens de gekoppelde methode weergeven, die door een inbrandmachine volgens de uitvinding zijn gemaakt, welke machine is ingesteld om het verbruik aan zuurstof en brandstof gas zo laag mogelijk te houden; 55 Fig. $ een subinrichting illustreert die toepasbaar is voor het omzetten van een bekende inbrandinrichting om de werkwijze volgens de uitvinding te kunnen uitvoeren; en

Fig. 10 schematisch een thermochemische hulpreactie met zuurstof op het oppervlak van een metalen werkstuk toont volgens een 4O bepaalde uitvoeringsvorm van de uitvinding.

800 1 8 18 -6-

De fig. 1 en 2 tonen een bij voorkeur toe te passen uitvoeringsvorm van de uitvinding. In beginsel bestaat een inbrandeenheid U uit een kop 1, een schoen 2, een bovenste voorverwarmings-blok 5 ien een onderste voorverwarmingsblok 4· Een sleufvormig in-5 brandmondstuk 9 waaruit een bandvormige stroom van inbrandende zuurstof wordt afgeleverd, wordt gevormd door het bovenste oppervlak 7 van het onderste voorverwarmingsblok 4 dat geplaatst is onder en op afstand ligt van het onderste oppervlak 8 van het bovenste voorverwarmingsblok 3· De schoen 2 schuift over het oppervlak van het •jO werkstuk ¥, waardoor de afstand tussen het werkoppervlak en de in-brandeenheid U constant wordt gehouden. De zuurstof en brandstofgas worden aan de eenheid U toegevoerd via de pijpen 5 respectievelijk 6 en daarna aan de diverse geschikte mondstukken via bekende doorgangen en stroombesturingsmiddelen (niet volledig getoond) die voor 15 een deskundige bekend zijn. Bijen van poorten 10 en 16 (zie fig.2) in het bovenste voorverwarmingsblok 3 leveren een brandstofgas respectievelijk zuurstof af. Een rij poorten 11 in het onderste voorverwarmingsblok 4 levert brandstofgas af.

De leiding voert zuurstof toe aan het hulpmondstuk 14 20 (zie fig. 2), dat een smalle hulpstroom van zuurstofgas aflevert om de hulpplas te onderhouden. Het hulpmondstukl4 is ondergebracht 4 binnen het sleufmondstuk 9 voor inbrandende zuurstof. De leiding Cg voert zuurstof toe aan de delen van het sleufmondstuk 9 dat buiten het hulpmondstuk 14 is geplaatst en de kleppen Y^ en Y^ besturen de 25 stroom van hulpzuurstof respectievelijk inbrandende zuurstof. Er kunnen meer dan een toevoorleidingen voor zuurstof aanwezig zijn, die zuurstof naar de inbrandeenheid transporteren en de kleppen Y^ en Y^ kunnen buiten de inbrandeenheid worden geplaatst.

De blaaspijp 12 levert een stroom van zuurstof met een hoge 50 intensiteit af om de hulpplas die door het mondstuk 14 wordt onde3> houden, uit te breiden tot de breedte gewenst voor een inbrandsne-de. Bij deze uitvoeringsvorm is de blaaspijp 12 buiten de inbrandeenheid U gemonteerd, dat wil zeggen door middel van een steun 80 die deze aan de kop 1 bevestigt.

55 Yoor de beschrijving en de conclusies wordt de "vormfactor” van een vlakke geometrische figuur hier gedefinieerd als de verhouding tussen het quadraat van zijn omtrek en het oppervlak binnen deze omtrek; dat wil zeggen de vormfactor van een cirkel is gelijk 2 2 2 aan 'tr d gedeeld door 0,25wd , dat wil zeggen 4rr · Om redenen die ^0 hierna zullen worden toegelicht moet de stroom van zuurstof met een 800 1 8 18 -7- r ft. * hoge intensiteit afgevoerd nit de "blaaspijp 12 een.zodanige door-snedevorm loodrecht op zijn centrale hartlijn hebben, dat zijn vorm-factor ligt tussen 4rr en 25, waarbij 4 π de voorkeur verdient. Het aflevermondstuk 70 van de blaaspijp 12 moet derhalve een vormfactor 5 van 4rr tot 25 hebben en bij voorkeur een vormfactor van 4i* ·

Het verlengde 72 van de centrale hartlijn 71 van de blaasp#p-12 ligt in een vlak dat loodrecht staat op het oppervlak van het werkstuk ¥ en is bij voorkeur evenwijdig aan de richting van de in-brandweg (pijl A in fig. 1 en 10). Het verlengde 72 sluit bij voor-10 keur een scherpe hoek α met het werkstukoppervlak in van ongeveer 50° tot 80°; bij voorkeur tussen ongeveer 50° tot 60°. Dienovereenkomstig maakt de centrale hartlijn van de stroom van zuurstofgas met een hoge intensiteit (die hoofdzakelijk samenvalt met het verlengde 72) op dezelfde wijze een hoek van ongeveer 30° tot 80° (bij 15 voorkeur 50° tot 60°) met het werkstukoppervlak.

Het verlengde 77 van de centrale hartlijn 76 van het hulp-mondstuk 14 ligt in een vlak dat loodrecht staat op het oppervlak van het werkstuk ¥ en is evenwijdig aan de richting van de inbrand-weg en maakt bij voorkeur een scherpe hoek β met het werkstukopper-20 vlak die ligt tussen 15° tot 80° (bij voorkeur 30° tot 35°)· Derhalve sluit de centrale hartlijn van de smalle hulpstroom van zuurstof (die hoofdzakelijk samenvalt met het verlengde 77) op dezelfde wijze een hoek van ongeveer 15° tot 80° (bij voorkeur 30° tot 35°) met het werkstukoppervlak in. Het verlengde 72 van de centrale hart-25 lijn 71 van de blaaspijp 12 ligt bij voorkeur hoofdzakelijk in hetzelfde vlak als het hierboven genoemde verlengde 77 van de centrale hartlijn 76 van het hulpmondstuk 14·

Hoewel niet essentieel voor de praktijk van de uitvinding is het voordelig dat het vlak waarin de centrale hartlijnen van de sjO stroom van zuurstof met een hoge intensiteit en de smalle hulpstroom van zuurstof bij voorkeur liggen, hoofdzakelijk samenvalt met een vlak dat de laterale centrale lijn C-C van het sleufvormige mondstuk 9 bevat, zoals getoond is in fig. 2.

Bij voorkeur is het bovenste voorverwarmingsblok 3 zodanig 35 ontworpen, dat een achteraf gemengde voorverwarmingsvlam wordt opgewekt volgens ÜPuhrhop Amerikaans ootrooisohrift 4·115·154» waarvan de gehele beschrijving als referentie hier kan worden ingelast.

Het functioneren van de inrichting wordt het duidelijkst begrepen aan de hand van fig. 3» die bepaalde vlekvormige inbrand-40 sneden illustreert, die op het oppervlak van een werkstuk door mid-

Oflfl 1 Q

-8- del van de in de fig· 1 en 2 beschreven inrichtingen zijn gemaakt·

De inbrandsneden 23 en 25 volgens fig. 3 zonden als volgt kunnen worden gemaakt. Het einde 20 van een werkstuk W wordt in lijn gebracht met een inbrandeenheid U (aan het einde van het werkstuk 5 dat tegenover het in de tekening getoonde ligt) en een relatieve beweging tussen het werkstuk en de inbrandeenheid wordt voor de eerste maal en slechts eenmaal gedurende de vlekvormige inbrandbewerking gestopt.Brandstof en zuurstof worden afgeleverd uit de poorten 10 en 16 en ontstoken, waarbij een voorverwarmingsvlam wordt gevormd 10 die gericht is op het kleine gebied 21 .aan het einde 20 van het werkstuk .· De vlam verwarmt het deel 21(P in fig. 1) voor tot ten minste zijn zuurstofontbrandingstemperatuur, bij voorkeur tot zijn smelttemperatuur. Een smalle hulpstroom van zuurstof gericht op het verwarmde deel 21 wordt daarna afgeleverd uit het hulpmondstuk 15 14 door het gedeeltelijk openen van de klep Yy De hulpzuurstof reageert exothermisch met het verwarmde deel 21 van het werkstuk, waarbij een gesmolten plas wordt gevormd. Een relatieve beweging tussen de inbrandeenheid U en het werkstuk V bij een normale in-brandsnelheid wordt begonnen. De inbrandeenheid passeert over het 20 werkstuk in de algemene richting van de pijl A. De hulpstroom levert voortdurend een hulpplas van gesmolten metaal langs de gekozen baan 22 op het oppervlak van het werkstuk W. Vlammen gevormd door ontbrandings gas sen uit de mondstukken 16,10 en 11 kunnen worden gebruikt om een bijdrage te leveren aan het ondersteunen van de hulp-25 plas , hoewel zulke vlammen niet noodzakelijk zijn.

Wanneer de hulpplas het gebied 23 bereikt, dat een in te~ branden gebrek bevat, vindt de volgende volgorde van gebeurtenissen plaats zonder onderbreking van de relatieve beweging. De blaaspijp 12 levert een stroom van zuurstof met een hoge intensiteit af, die 30 invalt op de hulpplas 22. De hulpplas wordt abrupt uitgebreid tot de breedte X, een voorgeschreven breedte, die gelijk is aan die van de gewenste inbrandsnede. Een stroom van inbrandende zuurstof wordt tegelijkertijd afgeleverd uit het sleufmondstuk 9 en toegevoerd aan de uitgebreide plas door het openen van de klep V^ en de klep V^ 35 wordt volledig geopend, zodat de zuurstofstroom uit het mondstuk 14 wordt vergroot van de intensiteit van de hulpzuurstof tot de in-brandintensiteit. Terwijl de relatieve beweging in de richting van de pijl A voortduurt, wordt het gebied 23 uitgebrand. De voorverwar-mingsvlammen uit de poorten 11 dragen bij aan het ondersteunen van 40 de inbrandreactie.

800 1 8 18 t * * -9-

Nadat de stroom van zuurstofgas met hoge intensiteit die uit de blaaspijp 12 stroomt de hulpplas uitbreidt tot de voorgeschreven breedte, wordt de intensiteit van de stroom van zuurstofgas met hoge intensiteit bij voorkeur verlaagd tot ten minste de intensi- 5 teit van inbrandende zuurstof, hoewel deze op bevredigende wijze kan worden verlaagd tot elke waarde tussen de intensiteit van het inbrandende zuurstof en nul (dat wil zeggen afgesloten). Met andere woorden komt de hulpplas in aanraking met een stroom zuurstofgas met een eerste intensiteit die hoger ligt dan de intensiteit van de 10 stroom van inbrandends zuurstofgas, teneinde de hulpplas uit te breiden tot de voorgeschreven breedte. Nadat de hulpplas tot de v voorgeschreven breedte is uitgebreid, wordt de eerstgenoemde intensiteit (dat wil zeggen hoge intensiteit) verlaagd tot een tweede intensiteit die kan liggen tussen nul tot de intensiteit van het in-or 15 brandende zuurstofgas. Bij voorkeur toe te passen intensiteiten voor de stroom van zuurstofgas met een hoge intensiteit (dat wil zeggen de eerste intensiteit) geleverd uit de blaaspijp 12, de stroom van inbrandend zuurstofgas en de hulpstroom van zuurstofgas worden hierna beschreven.

20 De eerste en tweede intensiteiten van de stroom van zuur stofgas geleverd uit de blaaspijp 12, kunnen bijvoorbeeld worden geregeld door een klep (fig. 1). 2e klep Y^ zou bijvoorbeeld op ge schikte wijze kunnen worden geautomatiseerd, doordat deze op bekende wijze wordt bestuurd door een reeks van tijdvolgordeinrichtingen, 25 relais en solenoide kleppen (niet getoond), zodat een bedieningsper-soon of een geschikt signaal het invallen van de stroom van zuurstofgas met een hoge intensiteit zal starten, wanneer de hulpplas een. vlekvormig in te branden gebied bereikt en de beschreven volgorde van gebeurtenissen zal automatisch worden uitgevoerd.

50 2e intensiteit van de stroom van zuurstofgas met een hoge intensiteit wordt verlaagd tot ten minste de intensiteit van de stroom van inbrandende zuurstof of uitgeschakeld nadat de hulpplas is uitgebreid tot de voorgeschreven breedte, aangezien hun voortgezette aflevering van de stroom van zuurstof met een hoge intensiteit 35 uit de blaaspijp 12 de neiging zou vertonen de reeds uitgebreide plas verder te spreiden en ongewenste vinnen aan de laterale randen van de inbrandsnede tot stanl'brengen, ongewenst uithollen en onregelmatigheden op het oppervlak van de inbrandsnede zouden eveneens het gevolg zijn van zulk een voortgezette aflevering. Yoorts 40 wordt een besparing bereikt in het gebruik van zuurstofgas.

800 1 8 18 -10-

Indien een inbrandsnede met een hoofdzakelijk uniform oppervlak gewenst is, zon de intensiteit van de stroom van zuurstofgas met een hoge intensiteit worden verlaagd tot nagenoeg nul, dat wil zeggen afgeschakeld en een uniforme, bandvormige stroom van inbran-1 5 dend zuurstof, zoals geleverd door een sleufvormig mondstuk, zou worden gebruikt voor het inbranden.

De aflevering van het inbrandende zuurstofgas kan worden begonnen nadat de hulpplas is uitgebreid tot de voorgeschreven breedte. De stroom van inbrandend zuurstof kan worden ingeschakeld tege-10 lijkertijd met de stroom van zuurstofgas met een hoge intensiteit; de stroom van zuurstofgas met een hoge intensiteit zal een groter botsingsvermogen hebben en zal het verloop van de thermochemische reactie regelen, dat wil zeggen, zal de hulpplas van gesmolten materiaal snel uitbreiden tot de voorgeschreven breedte. Wanneer de Ijj intensiteit van de stroom van zuurstofgas met een hoge intensiteit is verlaagd tot ten minste de inbrandintensiteit, of is afgescha-keld, zal de stroom van inbrandende zuurstof de reactie op snelle wijze overnemen.

Nadat de inbrandsnede 23 is gemaakt,yordt het mondstuk 9 20 voor inbrandende zuurstof afgeschakeld door het sluiten van de klep Y^ en door het gedeeltelijk sluiten van de klep Y^, zodat de stroom van zuurstof uit het mondstuk 14 wordt verminderd tot de intensi*· teit van de hulpstroom van zuurstof. De stroom van zuurstofgas afgeleverd door de blaaspijp 12 wordt eveneens afgeschakeld, indien / 25 dit nog niet^uitgevoerd. Warm of gesmolten metaal blijft aan de rand 23 A van de snede 23. Hulpzuurstof uit,het mondstuk 14 wordt gericht op de warme of gesmolten rand 23A en een hulpplas wordt onderhouden langs de gekozen baan 24, op dezelfde wijze als voor de baan 22. De baan waarlangs de hulpplas voortdurend wordt voortgebracht behoeft 30- geen rechte lijn te zijn, maar kan elke gekozen baan op het werkop-pervlak volgen. Wanneer het gebied 25 dat een ander gebrek bevat, wordt bereikt, wordt de hulpplas plotseling uitgebreid door een stroom van zuurstof met een hoge intensiteit afgeleverd door de blaaspijp 12 en het gebied 25 wordt ingebrand door het weer volle-33 dig openen van de kleppen en Y^. Nadat deze tweede inbrandsnede is gemaakt, kan de hulpplas 26 worden onderhouden door zuurstof uit het mondstuk 14 totdat de inbrandeenheid over het werkstuk is gebracht .

Bij voorkeur worden hulpplassen van ongeveer 10 tot 30 nim 40 breed uitgebreid tot een voorgeschreven breedte van ongeveer 100 tot 800 1 8 18 -11- 300 mm volgens de praktijk van de uitvinding en om redenen die hierna worden beschreven.

De inrichting volgens de fig. 1 en 2 kan worden gemonteerd om individueel vlekvormig gebreken in te branden die ergens op het 5 oppervlak van een werkstuk zich bevinden. Een voorbeeld van zulk een montage is getoond in fig. 7 van het Amerikaanse octrooischrift 3·991»985· Indien een afzonderlijke vinvrije snede gewenst is, kan de inbrandwerkwijze volgens het Amerikaanse octrooischrift 4.040.871 worden toegepast.

10 Voor de beste resultaten moeten de intensiteit en de breedte van de hulpstroom van zuurstofgas afgeleverd uit het mondstuk 14» juist voldoende zijn om de hulpplas te onderhouden. Op deze wijze zou zeer weinig metaal uit de baan worden verwijderd, die door de hulpplas wordt gevolgd. Bij de inrichting volgens de fig. 1 en 2 15 verdient het de voorkeur dat de afleveropening van het hulpmondstuk 14 een vierkant is met een afmeting van 6 mm per zijde.

Eig. 10 illustreert een voortschrijdende thermochemische reactie met hulpzuurstof op het oppervlak van een metalen werkstuk V. Een hulpstroom van zuurstof P wordt onder een scherpe hoek op 20 het werkstuk gericht, waarbij een exothermische reactie wordt onderhouden in een reactiezone R. Gesmolten metaal en oxyde slak, bijvoorbeeld gesmolten ijzer en gesmolten ijzeroxyde worden voortdurend voorwaarts gedrukt vanaf de reactiezone R door botsing van de hulpstroom van zuurstof P, waarbij metaal van het oppervlak van het 25 werkstuk wordt verwijderd tot een diepte voorgesteld door Z, Een bepaalde diepte van metaalverwijdering kan 1,5 tot 2 mm zijn.

De stroom van zuurstofgas met een hoge intensiteit voor het uitbreiden van de hulpplas tot de voorgeschreven breedte kan worden gericht op het oppervlak van het werkstuk achter (dat wil zeggen 30 tegengesteld aan de richting van de pijl A) de reactiezone R, dat wil zeggen tot 15 cm achter R; in de reactiezone R; of in het gesmolten metaal en oxydeslak S voorwaarts van de reactiezone R.

3?ig. 10 geeft schematisch een uitvoeringsvorm van de uitvinding weer, waarbij het verlengde 72 van de centrale hartlijn 71 van 55 de blaaspijp 12 zodanig is gericht, dat de stroom van zuurstofgas met een hoge intensiteit (dat wil zeggen de eerste intensiteit) geleverd uit de blaaspijp 12, in aanraking komt met de hulpplas vóór (de richting van de pijl A) de reactie zone R. Aldus snijdt in deze uitvoeringsvorm van de uitvinding de centrale hartlijn 71 en het ver-40 lengde 72 daarvan van de blaaspijp 12 het oppervlak van het werkstuk β Λ Λ 4 O 4 0 -12- vóór de centrale hartlijn 76 en het verlengde 77 daarvan van het hulpmondstuk 14 (in fig. 10 niet getoond).

Indien de begintemperatuur van het werkstuk beneden 760°C. ligt, zal de intensiteit van de hulpstroom van de zuurstof binnen 5 het gebied van 40 tot 70 Nm3h/cm van het afleveroppervlak van het mondstuk zijn; bij voorkeur ongeveer 65 Nm3h/cm . Indien de temperatuur van het werkstuk boven 760° ligt, zou de intensiteit van de 2 hulpstroom van zuurstof van 30 - 45 Nm3h/cm van het afleveropper- 2 vlak van het mondstuk zijn, bij voorkeur ongeveer 40 Nm3h/cm . Bij 10 deze intensiteiten zal een vierkant hulpmondstuk aangebracht zoals in de figuren 1 en 2 getoond, een hulpplas van ongeveer 10 tot 20 mm breed tot stand brengen. Naarmate de afstand tussen het werkstuk en de opening van het hulpmondstuk groter is, is een grotere intensiteit van de hulpstroom van zuurstof vereist. Verschillende 15 inrichtingen van het hulpmondstuk worden hierna aan de hand van de fig. 4, 5> 6 en 9 besproken.

Wanneer de begintemperatuur van het werkstuk beneden 760°C. ligt, moet de stroom van zuurstof met een hoge intensiteit bij voor-keur een intensiteit hebben van 100 tot 200 Nm3h/cm van het afle-20 veroppervlak van het mondstuk, waarby 115 Nmjh/cm de meeste voorkeur verdient. In dit geval is gevonden, d.w.z. wanneer de begintemperatuur van het werkstuk lager ligt dan 760°C., dat een inten-siteit van 115 Nm3h/cm geleverd door de blaaspijp met een diameter van 20 mm een hulpplas zal uitbreiden tot een breedte van ongeveer 25 100 mm. Voor vele toepassingen zal een vlekvormige inbrandsnede van • deze breedte voldoende zijn, echter zal indien een bredere snede gewenst is, een blaaspijp van .35 10111 diameter die een intensiteit levert van 115 Nm3h/cm een hulpplas uitbreiden tot een breedte van ongeveer 200 mm; of een blaaspijp van 45 nun diameter zal deze plas uit-30 breiden tot een breedte van ongeveer 300 mm. De intensiteit van de stroom van zuurstof met een hoge intensiteit moet by voorkeur 70 -150 Nm3h/cm van het afleveroppervlak van het mondstuk zyn, wanneer de temperatuur van het werkstuk boven 760° C. ligt, waarbij 95 Nm3h/ 2 cm de meeste voorkeur verdient. In dit geval, d.w.z. wanneer de 35 begintemperatuur van het werkstuk boven 760° C. ligt, zal de inten- p siteit van 95 Nm3h/cm geleverd door een blaaspijp van 20 mm diameter, een hulpplas uitbreiden tot een breedte van ongeveer 100 mm en indien geleverd door een pijp van 35 mm of 45 mm diameter zal een hulpplas worden uitgebreid tot een breedte van ongeveer 200 mm 40 respectievelijk 300 mm.

800 1 8 18 4 » -13-

De intensiteit van de stroom van inbrandend zuurstof moet by 2 voorkeur van 40 tot 100 Hm3h/cm van het afleveroppervlak van het mondstuk zyn, wanneer het in te branden werkstuk een begintempera- tuur onder J60°C. heeft, waarby 85 ïïm^h/om de meeste voorkeur ver- 5 dient. Wanneer de begintemperatuur van het werkstuk boven J60° C.

ligt, moet de intensiteit van de stroom van inbrandend zuurstof 2 2 by voorkeur van 45 - 70 Nmjh/cm zijn, waarbij 55 Nm3h/cm de meeste voorkeur verdient.

Het uitbreiden van de hulpplas vindt plotseling plaats, dat 10 wil zeggen bijna onmiddellijk en is onafhankelijk van de breedte van de hulpplas. Indien als voorbeeld de relatieve beweging tussen het werkstuk en de inbrandinrichting ongeveer 6 meter per minuut is, de begintemperatuur van het staal onder 760°G. ligt (koud staal) en de hulpplas 10 - 30 mm breed is, kan een stroom van zuurstof met een 15 hoge intensiteit van 115 Nm3h/cm geleverd door een blaaspyp van 35 mm diameter de hulpplas uitbreiden tot een gekozen breedte (afmeting X in fig. 3) van 200 mm over een afstand T (fig. 3) van ongeveer 100 mm en het tijdinterval voor het uitbreiden van de hulpplas tot de gekozen breedte zou ongeveer 1 seconde zijn. Indien de rela-20 tieve beweging zou worden verhoogd tot ongeveer 20 meter per minuut kan op dezelfde wyze de hulpplas worden uitgebreid tot een breedte van 200 mm (afmeting X in fig. 3) over een afstand T(fig. 3) van ongeveer 200 mm en het tijdinterval voor het uitbreiden van de hulpplas tot de gekozen breedte zou in dit geval ongeveer 0,6 sec. zyn.

25 Dit vormt een extreem snel uitbreiden van de hulpplas op koud staal. Wanneer het in te branden staal een begintemperatuur van meer dan 760°C. heeft (warm staal), zullen de afmeting T en het tijdinterval voor het uitbreiden korter zyn.

Zoals hierboven beschreven moet de zuurstofstroom van hoge 30 intensiteit geleverd door de blaaspyp 12 een doorsnedevorm loodrecht op zyn centrale hartlyn hebben,zodanig dat zijn vormfactor tussen 4 ff en ongeveer 25 ligt, waarby 4lKle voorkeur verdient. Een zuurstofstroom met een hoge intensiteit die zulk een doorsnede geometrie heeft, is vereist om het hierboven beschreven snel uitbreiden van 35 een hulpplas met een breedte van ongeveer 10 - 30 mm tot een voorge-schrevsn breedte van ongeveer 100 tot 300 mm te bereiken. De toepassing van andere doorsnede geometrieën, zoals een blaaspyp met een langgerekte afleveropening, zal niet resulteren in het snel uitbreiden van de hulpplas volgens de uitvinding.

40 Alle voorverwarmingspoorten 10 en 16'kunnen worden gebruikt om 8001818 -14- het voorverwarmen uit te voeren, of de inbrandeenheid kan zijn voorzien van besturingsmiddelen (niet getoond), zodat slechts de voor-verwarmingspoorten nabij het mondstuk 14 worden gebruikt voor het voorverwarmen. Een vooraf gemengde vlam, dat wil zeggen een vlam 5 kan worden toegepast die gevormd wordt door ontbranding van zuurstof en brandstofgas, die binnen de inbrandeenheid is gemengd.

Om redenen van grotere veiligheid verdient het echter de voorkeur een achteraf gemengde vlam toe te passen, waarbij zuurstof en brand-stofgas buiten de eenheid worden gemengd. Acceptabele werkwijzen en 10 inrichtingen voor het achteraf gemengd voorverwarmen zijn beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 3*231.431 en 3*752.460. Zoals hierboven is genoemd, heeft de werkwijze volgens het Amerikaanse octrooischrift 4*115*154 de voorkeur voor het opwekken vaneen achtsr-af gemengde vlam. Echter kan elke werkwijze voor het verwarmen van 15 een gedeelte van het oppervlak van het werkstuk tot zijn zuurstof-ontbrandingstemperatuur of smelttemperatuur worden toegepast, hetzij met behulp van een electrische boog of elk ander energieconcentre-rend stelsel.

De fig. 4 t/m 6 illustreren andere bij voorkeur toe te passen 20 uitvoeringsvormen voor het toevoeren van hulpzuurstofgas aan het oppervlak van het werkstuk. Volgens fig. 4 is het hulpmondstuk 14A aangebracht binnen het bovenste voorverwarmingsblok 3* De in fig. 5 getoonde inrichting heeft het hulpmondstuk 14B binnen het onderste voorverwarmingsblok 4* 25 Fig. 6 is een zijaanzicht dat nog een andere inrichting voor het leveren van hulpzuurstof illustreert. In fig. 6 is het hulpmondstuk een pijp 14C, aangebracht buiten de inbrandeenheid en boven het bovenste voorverwarmingsblok 3* Elke mondstukinrichting kan worden toegepast, die hulpzuurstof kan toevoeren aan een op geschik-30 te wijze gelocaliseerd verwarmd gedeelte op het oppervlak van het werkstuk.

Twee of meer inbrandeenheden geconstrueerd volgens de uitvinding, kunnen evenwijdig aan elkaar worden gemonteerd om een gekoppelde loop tot stand te brengen, d.w.z. gelijktijdig evenwijdige loop 35 van diverse inbrandeenheden over het werkstuk. Aldus opgestelde mondstukken kunnen worden gemonteerd op een stellage zoals getoond in fig. 9 van het Amerikaanse octrooischrift 3*991*985* Indien vin-vrije sneden gewenst zijn kunnen de gekoppeld gemonteerde mondstukken van het in het Amerikaanse octrooischrift 4*013*486 beschreven 40 type zijn.

800 1 8 18 -15- »

De werkwijze en inrichting volgens de uitvinding zijn op voordelige wijze aanpasbaar voor de toepassing by twee of meer inbrandeen-heden die gekoppeld zijn gemonteerd.

Bij voorkeur wordt volgens de uitvinding een hulpplas met een 5 voorkeursbreedte van ongeveer 10 tot 50 mm in contact gebracht met de stroom van zuurstofgas met een hoge intensiteit en snel uitgebreid tot een voorkeursbreedte van ongeveer 100 - 300-mm zoals hierboven is beschreven. De volgende voordelige resultaten worden bereikt. Het starten van het vlekvormig inbranden kan worden bereikt 10 zonder de relatieve beweging tussen het werkstuk en de inbrandeen-heid te onderbreken.

Dit resultaat is van bijzonder belang bij het gekoppeld vlekvormig inbranden zoals hierna wordt beschreven. De zeer smalle hulpplas van ongeveer 10 tot 30 mm breed heeft een minimaal verlies van 15 goed metaal op het werkstukoppervlak tot gevolg. De minimale breedte van de hulpplas is ongeveer 10 mm, aangezien een smallere hulpplas moeilijk op het werkstukoppervlak continu kan worden gehandhaafd. De maximale breedte van de hulpplas is ongeveer 30 mm, aangezien een grotere breedte zou resulteren in onnodig verkwisten van 20 goed metaal zonder opwegende voordelen. De toepassing van een hulpplas van zulk een kleine breedte is mogelijk omdat volgens de uitvinding gevonden is dat de hierboven beschreven stroom van zuur- di& stofgas met een hoge intensiteix een zodanige doorsnedevorm loodrecht op zyn centrale hartlijn heeft, dat zijn vormfactor tussen 25 en ongeveer 25 ligt, de smalle hulpplas zal uitbreiden tot een voorafgekozen breedte van ongeveer 100 tot 300 mm. Brede hulpplas-sen zijn niet nodig, aangezien zoals hierboven is beschreven, gevonden is dat het snel uitbreiden van de hulpplas tot breedten van ongeveer 100 tot 3'0Q mm door toepassing volgens de uitvinding van 30 de stroom van zuurstofgas met een hoge intensiteit onafhankelijk is van de breedte van de hulpplas. Uitgebreide piasbreedten van ongeveer 100 - 300 mm zouden worden gebruikt om gebreken in te branden die een breedte hebben die gelijk is aan of kleiner is dan de breedte van de uitgebreide plas, door middel van een inbrandmondstuk 35 dat een stroom van inbrandeid zuurstof levert met wezenlijk de breedte van de uitgebreide plas. Indien rekening moet worden gehouden met een gebrek dat breder is dan de voorafgekozen breedte van de uitgebreide plas, zal een aangrenzende gekoppelde inbrandinrichting geconstrueerd volgens de uitvinding tegelijkertijd kunnen worden toe-40 gepast zoals hierboven is beschreven. Inbrandbreedten van ongeveer 800 1 8 18 -16- 100 tot 300 mm zyn voordelig by gekoppelde inbrandinrichtingen, aangezien gebreken met een smalle breedte kannen worden ingebrand zonder onnodig verlies van goed metaal aangrenzend aan het gebrek, ter-wyl bredere gebreken kunnen worden ingebrand door toepassing van 5 twee of meer aan elkaar grenzende gekoppelde inbrandeenheden indien het gewenst zou zyn. Derhalve is de uitvinding gemakkelijk en voordelig aanpasbaar by de toepassing van in een gekoppelde opstelling gemonteerde inbrandeenheden. De uitvinding bereikt het starten van het inbranden met een inbrandbreedte die gewoonlyk en voordelig in 10 een gekoppelde inbrandinrichting wordt toegepast, zonder dat het nodig is de relatieve beweging tussen het werkstuk en de gekoppelde inbrandinrichting te onderbreken en wel op een eenvoudige betrouwbare wijze zonder de noodzaak van een complexe inrichting. Bovendien bereikt de uitvinding zulk een starten en op een zodanige wijze, 15 waarbij verlies van goed metaal op het werkstukoppervlak zo klein mogelijk wordt gehouden.

Het zal duidelyk zyn, dat het snel uitbreiden van de smalle hulpplas door de zuurstofstroom met een hoge intensiteit volgens de uitvinding eveneens van een critisch belang is. Indien het uit-20 breiden langzaam zou verlopen, zou de bewerking van het uitbreiden moeten beginnen ver voor een in te branden gebied met gebreken. Derhalve zou goed metaal gedurende de uitbreidbewerking worden verspild.

Fig. 7 illustreert inbrandsneden gemaakt door de inrichting 25 bestaande uit drie eenheden (31, 32 en 33) die zij aan zy voor een gekoppelde loop over het werkstuk V zijn gemonteerd. De inbrandeenheden 31» 32 en 33 zyn op dezelfde wyze als in de fig. 1 en 2 geconstrueerd en functioneren op dezelfde wyze. Fig. 7 illustreert de positie van de inrichting nadat de inbrandbewerking is voltooid. 30 Het inbranden geschiedt als volgt: De rand 34 van het werkstuk W wordt in lyn gebracht met de drie inbrandeenheden. De delen 35 en 36 van de rand 34 worden verwarmd tot ten minste de zuurstofont-brandingstemperatuur door middel van de eenheden 3*1 respectievelyk lyk 32» zoals hierboven is beschreven. Aangezien een gebied 37 dat 35 een gebrek bevat, zich nabij de rand 34 bevindt, verwarmen de vlammen geleverd door de poorten 10 en 16 van de eenheid 33 de band 38A op het oppervlak by de rand 34 tot zijn zuurstofontbrandingstempera-tuur over een breedte 36 die gelijk is aan de volledige breedte van de gewenste inbrandsnede. Alle drie eenheden -voeren tegelijkertijd de 40 verwarming uit van hun respectievelijke delen van het oppervlak van 800 1 8 18 -17- het werkstuk dat aan de rand 34 grenst. Daarna worden de hulpstro-men van zuurstof van de inbrandeenheden 31 en 32 en de stroom van inbrandend zuurstof van de eenheid 33 aangeschakeld en de eenheden worden langs het werkstuk in de richting van de pijl A bewogen met 5 de inbrandsnelheid. De stromen van hulpzuurstof uit de eenheden 31 en 32 onderhouden hulpplassen langs de banen 39 en 40» terwijl de eenheid 33 een inbrandsnede 37 met een stroom van inbrandend zuurstof maakt. Wanneer het gebied 41 is bereikt wordt de eenheid 31 aangeschakeld en plotseling wordt zijn hulpplas uitgebreid met be-10 hulp van zijn blaaspijp met hoge intensiteit tot de breedte van de gewenste inbrandsnede en brandt het gebied 41 in· Nadat het gebied 41 is ingebrand wordt de stroom van inbrandende zuurstof van de eenheid 31 afgeschakeld, echter blijft de hulpstroom van zuurstof aangeschakeld en onderhoudt een hulpplas langs de baan 42. Nadat 15 het gebied 37 is ingebrand wordt het inbrandend zuurstof van de eenheid 33 afgeschakeld, waarbij de hulpzuurstof overblijft om de hulpplas langs de baan 43 ie onderhouden. Wanneer het gebied 44 is bereikt breidt de eenheid 33 zijn hulpplas plotseling uit tot de gewenste breedte en het gebied 44 wordt ingebrand. Aangezien er geen 20 gebrek in het oppervlak aanwezig is, waarover de eenheid 32 loopt, voert deze eenheid geen inbrandbewerking tijdens de gehele loop uit.

Het is van belang, dat nadat de relatieve beweging tussen de inbrandeenheden en het werkstuk is gestart, de beweging ononderbroken wordt voortgezet met de gewenste inbrandsnelheid over de gehele 25 baan. Indien de beweging moet worden onderbroken, bijvoorbeeld om de snede 41 te beginnen, zou het inbrandend zuurstof van de eenheid 33 een diepe groef in het gebied 37 van het werkstuk uithollen.

De relatieve beweging tussen het werkstuk en de inbrandin-richting kan langs elke gekozen baan plaatsvinden en kan door elk 30 gewenst middel worden tot stand gebracht; de ene kan bewegen terwijl de ander stationair is, of beide kunnen tegelijkertijd bewegen. Het middel voor het tot stand brengen van de beweging kan een integraal deel van de inbrandmachine zijn, bij voorkeur zoals getoond is in de fig. 7 en 9 van het Amerikaanse octrooischrift 3*991«985° Als 35 uitvoeringsvorm of in combinatie met het hierboven vermelde, kan het middel voor de relatieve beweging buiten de inbrandmachine zijn aangebracht, bijvoorbeeld een staalwalsroltafel die een werkstuk ten opzichte van een inbrandinrichting beweegt.

Fig. 8 'illustreert een werkstuk dat door de inrichting 40 volgens de uitvinding wordt ingebrand, die is ingesteld om aan 300 1 8 18 -18- zuurstof en brandstofgas te besparen.

In plaats van het bij de rand 50 starten van de hulpplassen kan de inbrandinrichting worden geplaatst aan de rand van het eerste in te branden gebied 56 en wel op een afstand "d" van de rand 50 en 5 aldaar worden stopgezet. Terwijl de inrichting wordt stilgezet verwarmen de eenheden 31 en 35 de delen 51 en 52 voor en elk hulpzuur-stof van de eenheden wordt aangesohakeld. Tegelijkertijd wordt een bekende inbrandstart uitgevoerd door de eenheid 32 door het voorverwarmen van het gebied 53 en het aanschakelen van het inbrandend zuur 10 stof. De relatieve beweging tussen de gekoppelde inrichting en het werkstuk wordt daarna onmiddellijk begonnen, waarbij de hulpplassen langs de banen 54 en 55 worden onderhouden en een inbrandsnede over het gebied 56 wordt gemaakt. Nadat het gebied 56 is ingebrand wordt het inbrandend zuurstof van de eenheid 32 afgeschakeld, terwijl 15 hulpzuurstof overblijft om een hulpplas langs de baan 58 te onderhouden. Wanneer het gebied 57 dat een gebrek bevat, wordt tegengekomen, breidt de eenheid 31 zijn hulpplas uit en brandt het gebrek in. Op dezelfde wijze brandt de eenheid 33 het gebied 66 in, wanneer dat gebied wordt tegengekomen. Nadat het gebied 57 is inge-20 brand wordt de eenheid volledig afgeschakeld, aangezien de eenheid geen andere gebreken moet inbranden. Wanneer het gebied 59 wordt tegengekomen, wordt dit door de eenheid 32 ingebrand.

De instelwerkwijze toegepast voor het regelen van de stromen van gassen uit de diverse mondstukken vormt geen deel van de 25 uitvinding. Zulk een instelling zou met de hand kunnen worden uitgevoerd door een bedieningspersoon die de gasstroom uit de geschikte mondstukken start en stopt op de geschikte tijdstippen. Bij voorkeur zullen de volgorden voor het starten en onderhouden van de hulpplas, voor het uitbreiden van de hulpplas en voor het inbranden 30 van een gebrek automatisch worden uitgevoerd door middel van volgorde inrichtingen. Een, een gebrek detecterende inrichting zou kunnen worden gebruikt om gebreken te detecteren en zou signalen kunnen uitzenden naar de volgordeinrichting, met behulp waarvan de gebreken zutomatisch in het werkstuk kunnen worden ingebrand. Een in-35 stelinrichting waarin het patroon van gebreken op een werkstuk vooraf is geregistreerd alvorens het werkelijk inbranden plaatsvindt, kan eveneens worden gebruikt.

De uitvinding kan worden gebruikt samen met de onmiddellijke startwerkwijzen omschreven in de Amerikaanse octrooischriften 40 3·996.503 en 4.Ο38.108. Een eerste inbrandsnede kan worden gestart 800 1 8 18 -19- hetzij door de draad of laserwerkwij ze beschreven in de genoemde octrooischriften. Nadat een snede is gemaakt wordt een hulpplas onderhouden bijvoorbeeld op dezelfde wijze als die bij het onderhouden langs de baan 24 van fig. 3· Daaropvolgende inbrandsneden 5 worden gemaakt door het uitbreiden van de hulpplas met een zuurstof-stroom met een hoge intensiteit en door het inbranden van het gewenste gebied zoals hierboven is beschreven. Deze werkwijze heeft het voordeel dat geen vertraging optreedt voor het vooraf verwarmen voor de eerste inbrandsnede, terwijl ook niet de draadtoevoer-10 inrichting of laser behoeft te worden toegepast om opeenvolgende sneden te starten.

Fig. 9 illustreert een subinrichting die bruikbaar is om bekende inbrandinrichtingen de werkwijze volgens de uitvinding te laten uitvoeren· 15 stelt een bekende inbrandeenheid met middelen (niet ge toond) voor het voorverwarmen van een gedeelte van het oppervlak van een werkstuk tot zijn zuurstofontbrandingstemperatuur en een inbrand mondstuk 9 voor. De subinrichting S is verbonden met de zuurstof-toevoerpijp of -bron 130. De zuurstof wordt van de pijp 130 af 20 geleid naar het hulpmondstuk 14d en de blaaspijp 12d. De subinrichting is gemonteerd op de inbrandeenheid , zodanig dat de zuurstof-stromen geleverd door de mondstukken 12d en 14d in dit geval invallen op de vlek op het werkstuk dat door de eenheid wordt voorverwarmd. De inrichting werkt als volgt. De eenheid verwarmt de 25 vlek P op het oppervlak van het werkstuk voor tot zijn zuurstofont-brandingstemperatuur. De klep Yg heeft slechts een smalle stroomope-ning waardoor slechts een stroom van zuurstof met een lage intensiteit kan stromen vanaf het hulpmondstuk 14d. Een kleine hulpplas wordt langs een gekozen baan onderhouden. Een zuurstofstroom met 30 een hoge intensiteit wordt gericht op de hulpplas door het openen van de klep Y^, waarbij de plas tot een voorafgekozen breedte wordt uitgebreid. De klep Y^ heeft een grote stroomopening waardoorheen een zuurstofstroom met hoge intensiteit van het mondstuk 12d af kan stromen. Het gebreken vertonende gebied wordt ingebrand met behulp 35 van een stroom van inbrandende zuurstof geleverd door het mondstuk 9.

Uiteraard kunnen de mondstukken 12d en 14d afzonderlijke toevoerpijpen hebben en de kleppen Y^ en Yg of andere middelen voor het regelen van de zuurstofstroom kunnen buiten de subinrichting 40 worden geplaatst.

8001818

Claims (35)

1. Werkwijze voor het vlekvormig inbranden van het oppervlak van een metalen werkstuk gekenmerkt door: (a) het richten van een hulpstroom van zuurstofgas op een gedeelte van het werkstuk dat zich ten minste op zijn zuurstof- 5 ontbrandingstemperatuur bevindt, welke hulpstroom smaller is dan de breedte van de gewenste in te branden snede.; (b) het tot stand brengen van de relatieve beweging tussen het werkstuk en de hulpstroom, teneinde continu een hulpplas van gesmolten metaal langs een gekozen baan op het oppervlak van het 10 werkstuk voort te brengen; (c) het in aanraking brengen van de hulpplas met een stroom van zuurstofgas met een hoge intensiteit om de hulpplas uit te breiden tot een voorafgekozen breedte, wanneer de plas een gebied op het oppervlak van het werkstuk bereikt dat moet worden ingebrand;en 15 (d) het inbranden van het gebied door het richten van een stroom van inbrandendTzuurstofgas op de uitgebreide plas, welke stroom van inbrandend zuurstofgas breder is dan de hulpstroom van zuurstof.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het ken- 20. e r k, dat het gedeelte van het werkstuk zich op zijn smelttempe-ratuur bevindt. i

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt door: (e) het afsluiten van de stroom van inbrandend zuurstofgas gj. nadat het gekozen gebied is ingebrand, terwijl de relatieve beweging tussen het werkstuk en de hulpstroom van zuurstof wordt voortgezet om continu de hulpplas van gesmolten metaal tot stand te brengen langs een gekozen baan op het oppervlak van het werkstuk,en (f) het herhalen van de stappen (o) en (d), wanneer een an-30 der in te branden gebied door de hulpplas wordt tegengekomen.

4· Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de plas ongeveer 10 tot 20 mm breed is, waarbij de stroom van inbrandende zuurstof ongeveer 100 tot 300 mm breed is.

5. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2,met het ken-35 merk, dat de begintemperatuur van het werkstuk lager is dan 760°C, de intensiteit van de hulpstroom 40 tot 70 Nm^h/cm^ van het afleveroppervlak van het mondstuk is, de intensiteit van de stroom van inbrandend zuurstof 70 tot 100 Hm h/cm van het afleveroppervlak van het mondstuk is en de intensiteit van de zuurstofstroom 800 1 8 18 -21- met de hoge intensiteit 100 tot 200 Nm^h/cm2 van het afleveroppervlak van het mondstuk is.

6. Werkwijze volgens conclusie 3> m e t het kenmerk, dat de begintemperatuur van het werkstuk lager is dan o 3 2 5 760°C, de intensiteit van de hulpstroom 40 tot 70 Nnrh/cm van het afleveroppervlak van het mondstuk is, de intensiteit van de stroom van inbrandend zuurstof 70 tot 100 Nm\/cm2 van het afleveroppervlak van het mondstuk is en de intensiteit van de zuurstofstroom met 3/2 eem hoge intensiteit 100 tot 200 Nnrh/cm van het afleveroppervlak 10 van het mondstuk is.

7· Werkwijze volgens conclusie 4» ® e t het kenmerk, dat de begintemperatuur van het werkstuk lager is dan 76o°C, de intensiteit van de hulpstroom 40 tot 70 Nm\./cm2 van het afleveroppervlak van het mondstuk is, de intensiteit van de stroom 3 / 2 15 van inbrandend zuurstof 70 tot 100 Im h/cm van het afleveroppervlak van het mondstuk is en de intensiteit van de zuurstofstroom 3/2 met een hoge intensiteit 100 tot 200 Nm h/cm van het afleveroppervlak van het mondstuk is.

8. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2,met het ken-20 m e r k, dat de begintemperatuur van het werkstuk hoger is dan 760°C, dat de intensiteit van de hulpstroom 30 tot 45 Nnr h/cm van het afleveroppervlak van het mondstuk is, de intensiteit van de stroom van inbrandend zuurstof 45 tot 70 Nnrh/cm van het afleveroppervlak van het mondstuk is en de intensiteit van de zuurstof- 3/2 25 stroom met een hoge intensiteit 70 tot 150 Nm h/cm van het afleveroppervlak van het mondstuk is.

9· Werkwijze volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat de begintemperatuur van het werkstuk hoger is dan 760°C, de intensiteit van de hulpstroom 30 tot 45 Nm^h/cm2 van het 30 afleveroppervlak van het mondstuk is, dat de intensiteit van de 3/2 stroom van inb randend zuurstof 45 tot 70 Nm h/cm van het afleveroppervlak van het mondstuk is en de intensiteit van de zuurstof-stroom met de hoge intensiteit 70 tot 150 Nnrh/cm van het afleveroppervlak van het mondstuk is.

10. Werkwijze volgens conclusie 4t n e t het ken merk, dat de begintemperatuur van het werkstuk hoger is dan 760°C, de intensiteit van de hulpstroom 30 tot 45 Nm^h/cm2 van het afleveroppervlak van het mondstuk is, de intensiteit van de stroom 3/2 van inbrandend zuurstof 45 tot 70 Nm h/cm van het afleveropper-40 vlak van het mondstuk is en de intensiteit van de zuurstofstroom 800 1818 -22- 3 / 2 met een hoge intensiteit 70 tot 150 Nm h/cm van het afleveropper-vlak van het mondstuk is.

11. Werkwijze voor het vlekvormig ihbranden van het oppervlak van een metalen werkstuk gekenmerkt door: 5 (a) het richten van een hulpstroom van een zuurstofgas op een deel van het werkstuk dat ten minste de zuurstofontbrandings-temperatuur heeft, waardoor een thermochemische reactie wordt tot stand gebracht; (b) het tot stand brengen van een relatieve beweging tussen 10 het werkstuk en de hulpstroom van zuurstofgas om continu een hulp- plas van gesmolten metaal met een breedte van ongeveer 10 tot 30 mm voort te brengen langs een gekozen baan langs het oppervlak van een werkstuk; (c) het in contact brengen van de hulpplas met een stroom 15 van zuurstofgas met een eerste intensiteit die hoger is dan de intensiteit van een stroom van inbrandende zuurstofgas om de plas uit te breiden tot een voorafgekozen breedte van ongeveer 100 tot 300 mm, wanneer de plas een gebied op het werkstuk bereikt dat moet worden ingebrand; 20 (d) het verlagen van de eerste intensiteit van een stroom van zuurstofgas volgens de stap (c) tot een tweede intensiteit tot-aan de intensiteit van de stroom van inbrandend zuurstofgas, nadat de genoemde plas is uitgebreid tot een voorafgekozen breedte; en (e) het inbranden van het gebied door het richten van de 25 stroom van inbrandend zuurstofgas op de uitgebreide plas.

12. Werkwijze volgens conclusie 11,met het kenmerk, dat de stroom van zuurstofgas volgens de stap (c) met de eerste intensiteit een zodanige doorsnede-vorm· loodrecht op zijn centrale hartlijn heeft, dat zijn vormfactor ligt tussen 4tr en on- 30 geveer 25·

13· Werkwijze volgens conclusie 11 of 12, met het kenmerk, dat bij de stap (d) de tweede intensiteit van de stroom van zuurstofgas nagenoeg nul is.

14· Werkwijze volgens conclusie 11 of 12, met.het 35 kenmerk, dat de stroom van zuurstofgas volgens de stap (c) met de eerste intensiteit in contact wordt gebracht met de hulpplas van gesmolten metaal vóór de thermochemische reactie.

15· Werkwijze volgens conclusie 11 of 12, met het kenmerk, dat de stroom van zuurstofgas volgens de stap (c) 40 met de eerste intensiteit wordt gericht om in aanraking te komen 800 1 8 18 -23- met de hulpplas uit een zodanige positie, dat de schuine hoek geme-teniin een vlak loodrecht op het oppervlak van het werkstuk en gevormd door de centrale hartlijn van de stroom en het oppervlak van het werkstuk ligt tussen 30° en 80°.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, i e t het ken merk, dat het vlak evenwijdig aan de inbrandrichting is.

17· Werkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de ingesloten hoek ligt tussen 50° en 60°.

18. Inrichting voor het vlekvormig inbranden g e k e n-10 merkt door: (a) een middel voor het verhogen van de temperatuur van een gekozen gedeelte van het oppervlak van een metalen werkstuk tot ten minste zijn zuurstofontbrandingstemperatuur; (¾) een middel voor het vormen en continu onderhouden van 15 een hulpplas door het richten van een hulpstroom van zuurstofgas op het verwarmde gedeelte op het werkstukoppervlak, welk middel een zuurstofstroom kan afleveren die smaller is dan de breedte van de gewenste vlekvormig in te branden snede; (o) een middel voor het—uitbreiden van de plas tot een voor-20 afgekozen breedte, welk middel een stroom van zuurstofgas met een hoge intensiteit kan afleveren, die op de hulpplas is gericht; U) een middel voor het tot stand brengen van een vlekvormig ingebrande snede van een voorafgekozen breedte, welk middel een stroom van inbrandend zuurstofgas kan afleveren, die gericht is 25 op de uitgebreide plas.

19· Inrichting volgens conclusie 18,met het kenmerk, dat het middel voor het tot stand brengen van een vlekvormig ingebrande snede bestaat uit seen sleufvormig mondstuk gevormd door het onderoppervlak van een bovenste voorverwarmingsblok en het 50 bovenoppervlak van een onderste voorverwarmingsblok.

20. Inrichting volgens conclusie 19,met het kenmerk, dat het middel voor het vormen en onderhouden van een hulpplas is ondergebracht binnen het bovenste voorverwarmingsblok.

21. Inrichting volgens conclusie 19,met het ken-55 m e r k, dat het middel voor het vormen en onderhouden van een hulpplas is ondergebracht binnen het onderste voorverwarmingsblok.

22. Inrichting volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat het middel voor het vormen en onderhouden van een hulpplas is ondergebracht binnen het middel voor het tot stand 40 brengen van een vlekvormig in te branden snede en bestaat uit ge- , 800 1 8 18 -24- scheiden leidingmiddelen voor het transporteren van zuurstof naar elk van de middelen.

23· Suhinriohting voor de toepassing in combinatie met themnochemische inbrandinrichtingen, die een hulpplas kunnen tot 5 stand brengen en deze tot een voorafgekozen breedte kunnen uitbreiden, gekenmerkt door: (a) een middel voor het vormen en continu onderhouden van een hulpplas door het richten van een hulpstroom van zuurstofgas op een gekozen gedeelte van het oppervlak van een werkstuk dat tot 10 ten minste zijn zuurstofontbrandingstemperatuur is verwarmd, welk middel een zuurstofstroom kan afleveren die smaller is dan de breedte van een gewenste in te branden snede; (b) een middel voor het uitbreiden van de plas tot een voorafgekozen breedte, welk middel een stroom van zuurstofgas met een <15 hoge intensiteit kan afleveren gericht op de hulpplas; en (c) een middel voor het toevoeren van zuurstofgas aan de middelen (a)eg (b).

24· Inrichting voor het vlekvormig inbranden van een metalen werkstuk, gekenmerkt door: 20 (a) een inbrandeenheid bestaande uit: (i) een bovenste voorverwarmingsblok met een onderopper- vlak; (ii) een onderste voorverwarmingsblok met een bovenoppervlak dat onder het onderoppervlak van het bovenste voorverwarmings- 25 blok en op afstand daarvan is geplaatst om een sleufvormig mondstuk te vormen voor het richten van een bandvormige stroom van zuurstofgas met een inbrandintensiteit op het oppervlak van het werkstuk; (*) een hulpmondstuk met een centrale hartlijn die zodanig is gericht dat deze het werkstukoppervlak onder een scherpe hoek 30 snijdt, voor het afleveren van een hulpstroom van zuurstofgas aan het werkstukoppervlak, teneinde een hulpplas daarop te vormen; (c) een blaaspijp met een afleveropening met een vormfactor van tot ongeveer 25 en met een centrale hartlijn die zodanig is gericht dat deze het werkstukoppervlak onder een scherpe hoek snijdt 35 welke blaaspijp een stroom van zuurstofgas aflevert met een eerste intensiteit die hoger is dan de intensiteit van het inbrandende zuurstof en die gericht is op de hulpplas op het werkstukoppervlak; en (a) een middel voor het verlagen van de eerstgenoemde in-40 tensiteit van de stroom van zuurstofgas uit (c) tot een tweede 800 1 8 18 -25- intensiteit totaan de intensiteit van het inbrandende zuurstof*

25· Inrichting volgens conclusie 24» met het kenmerk, dat de afleveropening van de blaaspijp (c) cirkelvormig is.

26. Inrichting volgens conclusie 24, met het k e n- 5 merk, dat de scherpe hoek (c) ligt tussen 50° er* 80°·

27· Inrichting volgens conclusie 26, met het kenmerk, dat de scherpe· hoek ligt tussen 50° en 60°.

28. Inrichting volgens conclusie 24, met het kenmerk, dat de scherpe hoek van (b) ligt tussen 15° en 80°. 10 29 o Inrichting volgens conclusie 28,methetken- m e r k, dat de scherpe hoek ligt tussen 30° en 35°·

30. Inrichting volgens conclusie 24, m e t het kenmerk, dat het verlengde van de centrale hartlijn van de blaaspijp (©) zodanig is gericht, dat dit het werkstukoppervlak snijdt 15 vóór de centrale hartlijn van het hulpmondstuk (b)0

31. Inrichting volgens conclusie 24, met het kenmerk, dat het verlengde van de centrale hartlijn van de blaaspijp (c) en de centrale hartlijn van het hulpmondstuk (b) een vlak defineren dat loodrecht staat op het oppervlak van het werkstuk en 20 evenwijdig aan de richting van de inbrandweg is.

32. Inrichting volgens conclusie 31, met het kenmerk, dat het genoemde vlak verloopt door de laterale centrale lijn van het slujefvormige mondtuk.

33· Inrichting volgens conclusie 24, met het ken- 25 merk, dat het hulpmondstuk (b) is ondergebracht in het bovenste voorverwarmingsblok (a)(i)·

34· Inrichting volgens conclusie 24, met het kenmerk, dat het hulpmondstuk (b) is geplaatst in het onderste voorverwarmingsblok (a)(ii). 30 35· Inrichting volgens conclusie 24, met het ken merk, dat het hulpmondstuk (b) is aangebracht binnen het sleufvormige mondstuk (a)(ii).

36. Inrichting volgens conclusie 24, met het kenmerk, dat het hulpmondstuk (b) is aangebracht buiten de inbrand- 35 eenheid (a).

37· Inrichting volgens conclusie 24,met het kenmerk, dat de blaaspijp (c) is aangebracht buiten de inbrand-eenheid (a). 800 1 8 18