Thermisch snijden van metalen (met diagram)
Na het lezen van dit artikel leert u over het proces van thermisch snijden van metalen met behulp van geschikte diagrammen.
Thermisch snijden is een familie van processen waarin warmte van een elektrische boog, stralingsenergie of een exotherme reactie wordt gebruikt om een metaal te versnellen of te oxideren in een versnelde snelheid om een snede te verkrijgen. Er zijn een aantal processen die de hitte van de boog gebruiken om metalen te snijden en ze omvatten afgeschermde metalen boog, lucht-koolstofboog, plasmaboog, gaswolframboog en gasmetaalboog.
Elektronenstraal en laserstraal gebruiken de stralingsenergie om metalen te snijden. Oxy-fuel gasvlam in combinatie met zuurstofstraal wordt gebruikt om een exotherme oxidatiereactie te initiëren en in stand te houden die voldoende warmte genereert en de scheiding van metalen, in het bijzonder koolstofarme ferrolegeringen, beïnvloedt. Uit deze processen zijn oxy-acetyleen, lucht-koolstofboog en plasmaboog de drie belangrijkste thermische snijprocessen die in de industrie worden gebruikt.
Oxy-acetyleen vlamsnijproces, uitgevonden in 1887, is het meest gebruikte proces voor het economisch en snel snijden van koolstofarme staalsoorten. Bij dit proces wordt een snijbrander voor gas gebruikt, getoond in figuur 2.58, die enige gelijkenis vertoont met een gasbrander voor gaslassen.
De snijbrander geeft niet alleen een middel om een oxy-acetyleenvlam te verkrijgen, maar heeft ook een afzonderlijke door een hefboom geregelde doorgang om een zuivere zuurstofgasstraal onder hoge druk te verschaffen die het verhitte metaal treft om oxidatie en opwekking van warmte door de volgende reactie te veroorzaken .
3Fe + 20 2 → Fe 3 O 4 + warmte (1120 KJ / mol)
Het starten van de reactie is echter alleen mogelijk als het te snijden metaal de ontbrandingstemperatuur van 870 ° C of hoger voor staal heeft bereikt. Zodra de reactie is geïnitieerd, is de vlam alleen nodig om hem te ondersteunen, zodat een neutrale laag met lage energie wordt gebruikt. Het metaal dat is geoxideerd (Fe304) heeft een lager smeltpunt dan het inkepingspunt van staal, dus wordt de snede sneller bereikt dan die door smelten.
De zuurstofstraal helpt ook bij het blazen van het geoxideerde metaal of de slak uit de snede of de kerf.
Commercieel wordt het oxy-acetyleen snijproces op grote schaal gebruikt voor het snijden van milde en laaggelegeerde staalsoorten voor rechte of voorgevormde snedes en voor de voorbereiding van de lasnaadverbinding. Het vindt ook een beperkt gebruik bij het snijden van gietijzer en roestvrij staal, bijvoorbeeld in gieterijen om poorten en risers enz. Uit de gietstukken te verwijderen.
Luchtkoolstofboogproces gebruikt de warmte geproduceerd door een elektrische boog tussen een grafietstaaf en het werkstuk om het metaal te smelten en het uit de snede te blazen door samengeperste lucht die ook het materiaal gedeeltelijk kan oxideren en daardoor kan helpen het smeltpunt te verlagen. De straal met samengeperste lucht volgt gewoonlijk de boog voor het uitblazen van het gesmolten metaal zoals getoond in Fig. 2.59.
Het proces wordt gebruikt voor het snijden of scheiden en gutsen van de metalen. De meeste van de standaard booglasstroombronnen, zowel ac als dc, met een nullastspanning van 60 volt kunnen worden gebruikt voor het snijden van koolstof in de lucht. De gebruikte elektroden met een lengte van 150 tot 300 mm variëren van 4 tot 25 mm in diameter. Zowel kale als met koper beklede elektroden worden gebruikt, maar het laatste type vindt meer uitgebreid gebruik vanwege een betere groefuniformiteit die daardoor wordt bereikt. De gebruikte luchtdruk is 55 tot 70 N / cm 2 met een luchtstroomsnelheid van 85 tot 1415 liter per minuut.
Luchtkoolstof-boogproces wordt veel gebruikt voor gutsen, voorbereiding van de randrand en voor het verwijderen van defect lasmetaal. Het wordt ook gebruikt voor het schrapen van metalen voorwerpen.
Bij het snijden in een plasmaboog wordt een metaal gescheiden door smelten met behulp van een hogesnelheidstraal geïoniseerd heet gas. De gebruikte apparatuur is vergelijkbaar met die voor plasma-booglassen, maar de gasdruk is hoger dan die bij het lassen.
De plasmaboogsnijtoorts is van het overgedragen plasmatype met het werkstuk verbonden met de anode van de gelijkstroomvoedingsbron, zoals getoond in Fig. 2.60. De gebruikte stroombron is van het afhangende volt-ampere-kenmerkende type met een open circuit spanningsbereik van 120 tot 400 volt. Hogere OCV wordt gebruikt voor het snijden van dikkere secties. Het vereiste uitgangsstroombereik is gewoonlijk 70 tot 1000 ampère.
Het gas dat wordt gebruikt voor het produceren van plasmastraling hangt af van het te snijden metaal, bijvoorbeeld koolstofstaal kan worden gesneden door samengeperste lucht, terwijl de meeste non-ferrometalen kunnen worden gesneden door gebruik te maken van stikstof, waterstof, argon of hun mengsels.
Bijna alle metalen kunnen worden gesneden door plasmaboogsnijden, maar het is vooral geschikt voor het snijden van aluminium en roestvrij staal. Het kan ook worden gebruikt voor stapelsnijden, vormen en afschuinen van platen.
Afgezien van de drie hierboven beschreven werkwijzen van snijden, worden ook andere thermische snijwerkwijzen soms gebruikt voor specifieke toepassingen, bijvoorbeeld kan een afgeschermd metaalboogproces worden gebruikt in plaats van een koolstofboog voor schrapen. Dit houdt echter het gebruik van hogere stroom in dan voor het lassen, hoewel de gebruikte apparatuur in wezen hetzelfde blijft voor zowel lassen als snijden.
Elektronenbundel en laserstraal kunnen ook worden gebruikt voor het snijden van metalen, maar hun gebruik is beperkt vanwege de hoge initiële kosten van apparatuur.
