Boogsnijprocessen van metalen: 6 processen

Dit artikel werpt licht op de zes belangrijkste boogsnijprocessen van metalen. De processen zijn: 1. Carbon Arc Cutting 2. Air Carbon Arc Cutting 3. Metal Arc Cutting 4. Gas Metal Arc (GMA) Cutting 5. Gas Tungsten Arc (GTA) Cutting 6. Plasma Arc Cutting.

Boogsnijproces # 1. Carbonboogsnijden:

Bij het snijden met koolstofboog wordt een koolstof- of grafietelektrode gebruikt om het metaal te smelten om een ​​snede te verkrijgen zoals getoond in Fig. 19.11. Grafietelektroden maken hogere stroomdichtheden mogelijk, blijven langer scherp en produceren een nettere snede dan koolstofelektroden. Gelijkstroomvoedingsbron wordt gebruikt met de elektrode aangesloten op de negatieve kant van het circuit. Tabel 19.3 geeft een schatting van de snelheid van het snijden van staalplaat met grafietelektroden.

De positie die het meest geschikt is voor boogsnijden is neerwaarts of verticaal omhoog om het gesmolten metaal gemakkelijk uit de snede te laten stromen. De resulterende inkeping is meestal ruw met gefuseerde randen. De ruwheid van de zaagsnede wordt toegeschreven aan het springen van de boog van de ene naar de andere kant. Andere nadelen van koolstofboogsnijden zijn een brede snede tot 25 mm breed, een lage snijsnelheid op zware secties, merkbare koolstofopname door de zaagsnede die een verhoogde hardheid veroorzaakt en derhalve volgende bewerkingsmoeilijkheden en hoge stroomvereisten.

Carbon boogsnijden kan worden gebruikt voor het snijden van producten van gietijzer, gelegeerd staal en non-ferro metalen; dit proces heeft echter niet veel industriële betekenis.

Boogsnijproces # 2. Air Carbon Arc Cutting:

De koolstofluchtboogmethode van het snijden van metalen bestaat uit het smelten van het metaal met een elektrische boog en het verwijderen ervan door een explosie van lucht. Een hoge snelheidsstraal die parallel aan de koolstofelektrode loopt raakt de pool van gesmolten metaal net achter de boog en blaast het gesmolten metaal uit. Fig. 19.12 toont de basiskenmerken van het proces. De koolstofelektrode wordt vastgehouden in een speciaal ontworpen houder met gaten waardoorheen perslucht langs en achter de elektrode blaast.

Boogsnijproces # 3. Metaalboogsnijden:

Bij een metaalboogsnijproces wordt de snede bereikt door een boog te smelten tussen een elektrode en het werkstuk; het gesmolten materiaal wordt verwijderd door de zwaartekracht. Wanneer afgedekte elektroden worden gebruikt voor het snijden, wordt het proces afscherming van afgeschermde metalen arc (SMA) genoemd.

De vereiste apparatuur is de standaard afgeschermde metalen booglasapparatuur. Bij SMA-snijden kan het kernmateriaal elk koolstofarm staal zijn, zelfs dat ongeschikt voor lassen, omdat onzuiverheden in het kernmetaal van weinig belang zijn. De voorkeur moet worden gegeven aan diep penetrerende coatings zoals cellulose-coating. Een elektrode met een relatief kleine diameter moet worden gebruikt met een negatieve dc-elektrode.

De coating vertraagt ​​het smelten van de elektrode, stabiliseert de boog en fungeert als een isolator die voorkomt dat de boog kortsluiting maakt met de zijwand wanneer de elektrode in de snede wordt ingevoerd. Als de elektrodebekleding nat wordt gemaakt door onderdompeling in water, zal de elektrodeconsumptiesnelheid dalen, zodat per elektrode meer lengte kan worden gesneden.

Bij SMA-ruimen wordt de stroom veel hoger ingesteld dan normaal voor lassen. Dit resulteert in een grote gesmolten poel die wegvalt en de snede maakt. Op dik materiaal is een zaagbeweging vereist om de snede te maken en om het gesmolten metaal weg te laten vallen zoals getoond in Fig. 19.14.

De snede geproduceerd door SMA snijden is ruw maar superieur aan carbon boogsnijden; de snede is smal met een breedte die ongeveer gelijk is aan de elektrodediameter. Het wordt meestal gebruikt voor ruw werk, zoals het opruimen van schroot, klinknagelsnijden en perforeren.

Boogsnijproces # 4. Gas Metal Arc (GMA) Snijden:

In dit proces wordt de gebruikelijke gasmetaalbooglasapparatuur gebruikt en de hitte voor snijden wordt verkregen uit de elektrische boog gevormd tussen een continu gevoede elektrodedraad en het werkstuk, gewoonlijk met inertgasafscherming. De boog wordt geproduceerd tussen de voorste zijde van de draad en de voortbewegende zaagsnede. De kracht als gevolg van de stroom van beschermgas en de magnetische effecten van de elektrode werpen het gesmolten metaal uit de kerf. Dit proces kan worden gebruikt bij alle posities snijden, maar het heeft nauwelijks een industriële betekenis.

Boogsnijproces # 5. Gas Tungsten Arc (GTA) Snijden:

In dit proces wordt het snijden bereikt door een boog tussen een wolfraamelektrode en het werk met dezelfde apparatuur als die voor gaswolfraambooglassen (GTAW) wordt gebruikt. Het snijden wordt tot stand gebracht door de stroomdichtheid te verhogen die hoger is dan vereist voor goede lasomstandigheden en met een verhoogde stroomsnelheid van het beschermgas.

De snelheid van de gasstraal blaast het gesmolten metaal weg om de kerf te vormen. In het algemeen wordt een beschermgasmengsel van 65% argon en 35% waterstof gebruikt. Stikstof kan worden gebruikt mits voldoende voorzorgsmaatregelen worden genomen om de tijdens de operatie gevormde toxische dampen te verwijderen.

Typische snelheden voor GTA-snijden zijn 1 tot 1, 5 m / min op 3 mm dik aluminium en 0-5 tot 1 m / min op 3 mm dik roestvrij staal. De gebruikte stroom is 200 tot 600 A voor het snijden van roestvrij staal en aluminium tot 13 mm dik.

De snijkwaliteit langs de zaagsnede is goed en vereist vaak geen nabewerking. Dit proces kan worden gebruikt voor het snijden van roestvrij staal tot een dikte van ongeveer 50 mm. Hoe dikker het te snijden metaal, hoe groter de tolerantie die op de snijbreedte moet worden toegestaan.

Hoewel het GTA-snijproces kan worden gebruikt om metaal in dunne delen te snijden, maar het is vervangen door plasmaboogsnijden en is het nu van weinig industriële betekenis behalve wanneer apparatuur voor andere efficiëntere processen niet beschikbaar is.

Boog Snijden Proces # 6. Plasma Boog Snijden:

Bij plasmaboogsnijden (PAC) wordt het metaal gesneden door een gelokaliseerd gebied met de vernauwde boog te smelten en het gesmolten materiaal te verwijderen met een heet geïoniseerd gas met hoge snelheid dat plasmastraal wordt genoemd.

Het plasma-straalknippen is vergelijkbaar met de sleutelgatmodus voor plasma-lassen, behalve dat in tegenstelling tot lassen het sleutelgat niet mag sluiten achter de plasmaboog. De plasma-straalsnelheid is zeer hoog, waardoor het uitstoten van gesmolten metaal gemakkelijk is.

Het plasmaboogsnijden wordt voornamelijk gebruikt in de overgebrachte boogmodus, waarbij een pilootboog wordt gebruikt voor initiatie van plasmaboog.

Er zijn drie grote variaties van het PAC-proces, namelijk hoog-stroomplasmasnijden, plasma-snijden met een lage stroom en plasmasnijden met waterinjectie of waterafscherming. Het ontwerp van de plasmatoort is afhankelijk van de procesvariatie.

Kwaliteit van Plasma Cut:

De kwaliteit van een plasmasnede wordt bepaald door de oppervlaktegladheid, de kerfbreedte, de evenwijdigheid van de snijvlakken, de haaksheid van de snede en de scherpte van de bovenranden. Deze factoren worden bepaald door het materiaal dat wordt gesneden, het ontwerp en de opstelling van de apparatuur en de werkingsvariabelen.

Sneden van hoge kwaliteit worden meestal verkregen met een matig vermogen en lage snijsnelheden. Oppervlakte-oxidatie ontbreekt bijna volledig met moderne geautomatiseerde PAC-apparatuur die waterinjectie of waterafscherming gebruikt.

Op zeer dik roestvrij staal (> 180 mm) heeft het plasmaboogproces weinig voordeel ten opzichte van oxy-fuel gas snijden in termen van snelheid en snijbreedte hoewel PAC aanzienlijk meer schoon is. Over het algemeen is de snijbreedte bij het snijden in plasma 1, 5 tot 2 keer groter dan de snijbreedte voor snijresten met zuurstof.

Plasma boogsnijden resulteert over het algemeen in schuine snede en de schuine hoek aan beide zijden van de snede heeft de neiging toe te nemen met snijsnelheid. Randafronding treedt op wanneer de afstand tussen de toortsen te groot is of wanneer overmatige kracht wordt gebruikt om een ​​gegeven plaat af te snijden; het kan ook het gevolg zijn van snijden met hoge snelheid van materialen met een dikte van minder dan 6 mm.

Typische aanbevelingen voor het gebruik om snedes van hoge kwaliteit voor het snijden van plasma van aluminium, roestvrij staal en koolstofarme staalsoorten te bereiken, worden gegeven in respectievelijk de tabellen 19.6, 19.7 en 19.8.

Slakken of slak is het geoxideerde of gesmolten materiaal dat wordt gevormd tijdens thermisch snijden en kleeft aan de onderkant van de plaat. Met de huidige gemechaniseerde apparatuur kunnen slakvrije sneden worden geproduceerd in aluminium en roestvrij staal voor een dikte tot 75 mm en op koolstofarme staalsoorten tot ongeveer 40 mm; voor koolstofarme staalsoorten is de selectie van snelheid en stroom echter belangrijker. Slijm is meestal onvermijdelijk voor sneden gemaakt in dikkere materialen.

Veiligheid:

Omdat plasmastraal normaal werkt met snelheden dichtbij supersonisch, resulteert dit in een hoog geluidsniveau bij het snijden met plasmaboog. De bediener moet daarom niet alleen worden beschermd tegen boogverblinding, spatten en dampen, maar ook tegen hoge geluidsniveaus.

Afgezien van de gebruikelijke beschermende kleding, handschoenen en helm, moet de bediener oorbeschermingsmiddelen zoals oordopjes gebruiken. Plaatselijke afzuiging moet worden voorzien voor een goede ventilatie. Anders dan deze zijn er twee meest voorkomende veiligheidsaccessoires die worden gebruikt voor PAC; ze zijn watertafel en waterdemper.

Watertafel is een conventionele snijtafel gevuld met water tot aan de onderkant van het werkstuk dat wordt gesneden. De turbulentie die in het water wordt geproduceerd door de plasmastraal, helpt de dampen op te vangen en het materiaal uit de inkeping te verwijderen.

De waterdemper is een apparaat dat ruis vermindert. Het is een mondstuk dat aan het toortslichaam is bevestigd en dat een watergordijn onder het toortsmondstuk produceert. Het wordt altijd gebruikt in combinatie met een grondwaterspiegel. Het watergordijn boven de plaat (werkstuk) en het water dat de plaat onderaan afschermt omsluiten de plasmaboog in een geluiddempend schild.

toepassingen:

Plasma boogsnijden kan worden gebruikt om materiaal te snijden, inclusief diëlektrica. De meeste toepassingen zijn echter beperkt tot het snijden van koolstofstaal, aluminium en roestvrij staal. Het kan worden gebruikt voor stapelsnijden, plaatafschuinen, vormknippen en piercen. Dit proces kan met succes omgaan met koolstof en roestvrij staal tot 40 mm dik, met gietijzers tot 90 mm dik, met aluminium en zijn legeringen tot 120 mm dik en met koper tot 80 mm dik.

De economische voordelen van PAC in vergelijking met oxy-acetyleen snijden zijn duidelijker in lange, continue sneden gemaakt op een groter aantal stukken. Dergelijke toepassingen worden meestal aangetroffen in scheepsbouw, opslagtanks, brugconstructies en staalleveringscentra. PAC kan worden gebruikt bij hoge snijsnelheden zonder de nauwkeurigheid en toleranties van de snede te verliezen.

Metalen kunnen bijvoorbeeld worden gesneden met snelheden van 2-5 tot 3-8 m / min die kunnen worden gesneden met een maximale snelheid van 0-5 tot 0-63 m / min door oxy-acetyleen snijden. Snelheden tot 7 m / min kunnen worden gebruikt bij het snijden van enkele dunne materialen; dergelijke snelheden zijn uiteraard alleen mogelijk met automatische middelen.

Een plaat van gewoon koolstofstaal kan sneller gesneden worden met het oxy-acetyleen snijproces dan met PAC als de materiaaldikte ongeveer 75 mm is. Voor snijdiktes onder 25 mm is PAC echter tot vijf keer sneller dan het oxy-acetyleenproces. Plasmatrappen ruimen is efficiënter dan stapelsnijden met oxy-acetyleenproces.

Plasma boogsnijden kan ook worden aangepast om metalen onder water te snijden.

De low-current plasma-variatie wint aan populariteit, omdat het handmatig kan worden gebruikt om materialen zoals roestvrij staal en aluminium te snijden voor productie en onderhoud. Gutsen met een lage stroomplasma kan ook worden gebruikt voor het bergen van defecte gietstukken.

Het hoge stroom plasma kan worden gebruikt voor het snijden van elk materiaal met automatische vormsnijapparatuur, maar vereist een hoge snelheidsapparaat voor het bereiken van de economische voordelen van het proces.

Het plasmasnijden met waterinjectie vermindert niet alleen de dampen en rook die wordt geproduceerd door het hoge stroomplasmaproces, maar verbetert ook de kwaliteit van de snede op de meeste materialen.