Для начала процесса резки металл должен быть нагрет до температуры воспламенения в кислороде (температуры начала интенсивного окисления), при резке низкоуглеродистой стали - до температуры 1350-1360°С.
Благодаря высокой температуре пламени и большему количеству теплоты, выделяемой в рабочей средней зоне пламени, а также благодаря простоте получения горючего газа из карбида кальция ацетилен получил наибольшее распространение как при сварке, так и при резке и других процессах газопламенной обработки. Нагрев металла ацетилено-кислородным пламенем значительно эффективнее нагрева пламенем других горючих.
Устанавливаемая при резке мощность подогревающего пламени зависит от рода горючего газа и от толщины разрезаемого металла. В значительно меньшей степени она зависит от химического состава
разрезаемой стали.
В момент начала газовой резки подогрев металла в начальной точке реза до воспламенения осуществляется исключительно теплотой подогревающего пламени, причем в зависимости от рода горючего газа, температуры пламени и теплоты его сгорания в кислороде время начального подогрева может быть различным.
Для ацетилено-кислородного подогревающего пламени время начального подогрева низкоуглеродистой стали до воспламенения в кислороде составляет:



Для остальных горючих газов-заменителей, менее калорийных и обладающих меньшей температурой пламени при сгорании в кислороде, время начального подогрева значительно больше.
Однако при установившемся процессе резки тепловой мощности пламени газа-заменителя оказывается недостаточно для эффективного нагрева металла, в связи с чем скорость резки при использовании этих газов обычно не ниже, чем при ацетилено-кислородном пламени. В то же время большое преимущество газов-заменителей - их низкая стоимость и недефицитность.
Мощность пламени и соотношение смеси. В зависимости от толщины стали соотношение между количеством теплоты, вводимой в металл подогревающим пламенем Qn, и теплотой, выделяющейся в процессе окисления железа Qrж, меняется. Чем меньше толщина стали, тем большую роль играет подогревающее пламя, сообщающее металлу (при толщине стали 5 мм) до 80% общего количества теплоты, выделяемой в процессе резки.
При сравнительно малой толщине стали (до 12-15 мм) целесообразно применять повышенную мощность пламени, обеспечивающую необходимый нагрев металла при больших скоростях перемещения пламени. Так как температура пламени, а следовательно, и эффективность нагрева возрастают с увеличением содержания в горючей смеси кислорода, то в процессе газовой резки листовой стали целесообразно применять окислительное подогревающее пламя с соотношением смеси βо=1,5, соответствующим максимальной температуре пламени.
При резке стали больших толщин роль подогревающего пламени в тепловом отношении значительно меньше, основное количество теплоты (до 90-95%) выделяется в результате процесса окисления железа и эффективность процесса резки определяется в основном режимом струи режущего кислорода. В этом случае, несмотря на то что мощность пламени должна быть достаточно большой, применение окислительного пламени вряд ли можно считать оправданным.
Однако роль подогревающего пламени при резке металлов большой толщины существенно возрастает при возникновении так называемого обжимающего эффекта, действие которого начинает сказываться при завышенной мощности подогреваемого пламени, т.е. тогда, когда расход горючего газа соизмерим с суммарным расходом кислорода.
Вследствие статического давления горящих газов пламени режущая струя кислорода сохраняет на большом протяжении цилиндрическую форму, высокую скорость истечения и относительно постоянный химический состав.
На рис. 84 видно, что при отсутствии подогревающего пламени (кривые 2) на расстоянии от сопла 600 мм скорость истечения струи падает до 40 м/с, а чистота кислорода до 25%. При наличии же мощного подогревающего пламени (кривые 1) на том же расстоянии от сопла скорость истечения струи составляет ~140 м/с, а чистота кислорода ~60%.


Форма подогревающих сопл и их расположение относительно режущего сопла. В отличие от сварочного пламени подогревающее пламя резака образуется на выходе горючей смеси из мундштука с кольцевым, щелевидным каналом - преимущественно у ручных резаков (рис. 85, а) или из многосоплового мундштука, имеющего несколько отдельных цилиндрических каналов, также расположенных по концентрической (по отношению к режущему соплу) окружности, - у большинства машинных резаков (рис. 85, б). Многосопловые мундштуки обеспечивают большую устойчивость пламени и более концентрированный нагрев металла.


При прямолинейной резке стали малой толщины (менее 5 мм) в некоторых случаях находят применение резаки с последовательным расположением сопл (рис. 86), при котором достигается нагрев металла узкой полосой, что особенно важно при резке тонкой стали, так как позволяет производить резку с малой шириной зоны теплового влияния и без оплавления кромок.


Расстояние от подогревающего сопла до металла. Так как максимальная температура пламени имеет место в его средней зоне - на расстоянии 2-3 мм от его внутреннего ядра, то для достижения наиболее интенсивного концентрированного нагрева расстояние от сопла до поверхности металла при резке стали должно составлять
L=l+3,
где l - длина ядра пламени, мм.
При резке же стали большой толщины во избежание перегрева и засорения мундшгука брызгами металла это расстояние значительно больше и в некоторых случаях составляет
L=l+(5÷10).
Состояние поверхности металла. В значительной мере эффективность нагрева металла пламенем как в начале, так и в процессе резки зависит от чистоты поверхности разрезаемого металла. Наличие на поверхности металла окалины, шлака и других загрязнений изолирует металл от непосредственного воздействия пламени и препятствует быстрому нагреву его до температуры воспламенения.
Особенно большим препятствием для начала процесса резки является окалина вследствие малой теплопроводности.