Arc Cutting Processes of Metals: 6 Prosesser

Denne artikkelen kaster lys over de seks seks bueskjærende prosessene av metaller. Prosessene er: 1. Carbon Arc Cutting 2. Air Carbon Arc Cutting 3. Metal Arc Cutting 4. Gass Metal Arc (GMA) Kutting 5. GAS Tungsten Arc (GTA) Kutting 6. Plasma Arc Arc Cutting.

Arc Cutting Process # 1. Carbon Arc Cutting:

Ved karbonbearbeiding brukes karbon eller grafittelektrode til å smelte metallet for å oppnå et kutt som vist i figur 19.11. Grafittelektroder tillater høyere strømtettheter, forblir skarpe i lengre tid og gir en finere kutt enn karbonelektroder. Likestrømskilden brukes med elektroden koblet til den negative siden av kretsen. Tabell 19.3 gir et omtrentlig estimat av graden av skjæring av stålplate med grafittelektroder.

Posisjonen som passer best for bueskjæring, er downhand eller vertikal opp for å tillate det smeltede metall å strømme lett ut av kuttet. Den resulterende karven er vanligvis grov med smeltede kanter. Råhetens rynke skyldes hopping av buet fra den ene siden til den andre. Andre ulempene med karbonbue skjæring er en bred kutt opptil 25 mm bred, en lav kapasitet på tunge seksjoner, merkbart karbonopptak av kjeven som forårsaker økt hardhet og dermed etterfølgende maskinproblemer og høyt strømkrav.

Karbonbue skjæring kan brukes til produkt skjæring av støpejern, legering stål og ikke-jernholdige metaller; men denne prosessen har ikke mye industriell betydning.

Arc Cutting Process # 2. Air Carbon Arc Cutting:

Luftkarbonbue-metoden for skjæring av metaller består i å smelte metallet med en elektrisk lysbue og fjerne den med en blast av luft. En høyhastighetsstrøm som går parallelt med karbonelektroden treffer smeltet metallbasseng rett bak buen og blåser det smeltede metallet ut. Fig. 19.12 viser de grunnleggende egenskapene til prosessen. Karbonelektroden holdes i en spesialdesignet holder som inneholder hull gjennom hvilke stråler av trykkluft blåser langs og bak elektroden.

Arc Cutting Process # 3. Metal Arc Cutting:

Ved metallbue-skjæringsprosess oppnås kuttet ved at bue smelter mellom en elektrode og arbeidsstykket; Det smeltede materialet fjernes ved tyngdekraften. Når dekket elektroder brukes til kutting, kalles prosessen skjermet metallbue (SMA) skjæring.

Det nødvendige utstyret er standard skjermet metallbuesveisutstyr. Ved SMA-skjæring kan kjernematerialet være noe lavkarbonstål, selv det er uegnet for sveising, fordi urenheter i kjernemetallet har liten konsekvens. Preferanse bør gis for dype penetrasjonsbelegg som cellulosebelegg. En elektrod med relativt liten diameter bør brukes med dc-elektrod-negativ.

Belegget reduserer smelten av elektroden, stabiliserer lysbuen og virker som en isolator som forhindrer at buen forkortes med sidevæggen når elektroden blir matet inn i kuttet. Hvis elektrodebelegget blir gjort vått ved å dyppe i vann, vil elektrodekonsentrasjonen komme ned, slik at mer lengde kan kuttes per elektrode.

I SMA-kutting er strømmen satt mye høyere enn normalt brukt for sveising. Dette resulterer i et stort smeltet basseng som faller bort og gjør kuttet. På tykt materiale er det nødvendig med sågverk for å gjøre kuttet og å la det smeltede metall falle bort som vist i figur 19.14.

Kuttet produsert av SMA kutting er grovt, men overlegen mot karbonbue skjæring; kuttet er smalt med en bredde omtrent lik elektrodediameteren. Den brukes for det meste for grovt arbeid, for eksempel skjæring av skrap, rivet skjæring og hullpiercing.

Arc Cutting Process # 4. Gass Metal Arc (GMA) Skjæring:

I denne prosess brukes det vanlige gassmetallbuesveisutstyret, og varmen til skjæring er oppnådd fra den elektriske lysbuen dannet mellom en kontinuerlig tilført elektrodledning og arbeidsstykket, vanligvis med inert gassskjerming. Arc er produsert mellom forside av ledningen og den fremskrittende kanten. Kraften som følge av strømmen av skjermgass og elektrodemagnetiske effekter, støter ut det smeltede metallet fra kerven. Denne prosessen kan brukes i alle stillinger, men har nesten ingen industriell betydning.

Arc Cutting Process # 5. Gass Tungsten Arc (GTA) Skjæring:

I denne prosessen oppnås kuttet av en bue mellom en wolframelektrode og arbeidet med det samme utstyret som brukes til gasswolframbuesveising (GTAW). Skjæring oppnås ved å øke den nåværende tettheten over det som kreves for gode sveisevilkår og med økt strømningshastighet av skjermgassen.

Hastigheten til gasstrålen blåser bort smeltet metall for å danne tinn. En skjermende gassblanding av 65% argon og 35% hydrogen anvendes generelt. Nitrogen kan brukes dersom det tas tilstrekkelige forholdsregler for å fjerne de giftige røykene som dannes under operasjonen.

Typiske hastigheter for GTA-skjæring er 1 til 1, 5 m / min på 3 mm tykk aluminium og 0-5 til 1 m / min på 3 mm tykt rustfritt stål. Strømmen som brukes er 200 lo 600 A for å kutte rustfritt stål og aluminium opp til 13 mm tykt.

Kvaliteten på kuttet langs kerven er god og krever ofte ikke etterfølgende etterbehandling. Denne prosessen kan brukes til å kutte rustfritt stål opp til ca. 50 mm tykt. Jo tykkere metallet som skal kuttes, er toleransen som må tillates på kuttbredden.

Selv om GTA-skjæreprosessen kan brukes til å kutte metall i tynne seksjoner, men det har blitt erstattet av plasmabuebearbeiding og nå har liten industriell betydning, bortsett fra når utstyr for andre, mer effektive prosesser ikke er tilgjengelig.

Arc Cutting Process # 6. Plasma Arc Cutting:

Ved plasmabuebearbeiding (PAC) -prosessen blir metallet kuttet ved å smelte et lokalisert område med den innsnevrede buen og fjerne det smeltede materialet med en høyhastighets varm ionisert gass som kalles plasmastråle.

Plasma jetskjæringen ligner nøkkelhullsmodus for plasmasveising, bortsett fra at i motsetning til sveising, er nøkkelhullet ikke tillatt å lukke seg bak plasmabueen. Plasmastrålehastigheten er meget høy, slik at utkasting av smeltet metall er enkelt.

Plasmabue-skjæringen brukes hovedsakelig i overført bueform som benytter en pilotbue for plasmabueinitiering.

Det er tre hovedvarianter av PAC-prosessen, for eksempel høy kapasitets plasmaskjæring, lavstrøm plasmaskjæring og plasmaskjæring med vanninjeksjon eller vannavskjerming. Plasma fakkel design avhenger av prosessvariasjonen.

Kvaliteten på plasmaskutt:

Kvaliteten på en plasmaskjæring bestemmes av overflatejevnheten, snevenes bredde, parallelliteten til kuttflatene, skårets snitt og skarpheten på toppkanter. Disse faktorene er bestemt av at materialet blir kuttet, utstyrsdesign og oppsett og driftsvariabler.

Kvalitetsstykker er vanligvis oppnådd med moderat kraft og lave kutthastigheter. Overflateoksydasjon mangler nesten helt med modemautomatisert PAC-utstyr som bruker vanninnsprøytning eller vannavskjerming.

På meget tykt, rustfritt stål (> 180 mm) har plasmabueprosessen liten fordel enn oksygenbrenselsgasskæring med hensyn til hastighet og skjærebredde, selv om PAC er betydelig renere. Generelt er skjærebredden i plasmaskjæringen 1, 5 til 2 ganger bredere enn skjærebredden for oksygenbrenselskjæring.

Plasmabuebearbeiding resulterer vanligvis i skråkant og skråvinkelen på begge sider av kuttet har en tendens til å øke med skjærhastighet. Kantavrunding resulterer når fakkelavstandsavstanden er for stor eller når overdreven kraft brukes til å kutte en gitt plate; Det kan også skyldes høyhastighets kutting av materialer mindre enn 6 mm tykk.

Typiske driftsanbefalinger for å oppnå høye kvalitetskutt for plasmaskjæring av aluminium, rustfritt stål og lavkarbonstål, er gitt i tabellene 19.6, 19.7 og 19.8.

Slag eller dross er det oksiderte eller smeltede materialet som dannes under termisk skjæring og pinner til bunnkanten av platen. Med dagens mekanisk utstyr kan drossfrie kuttene bli produsert i aluminium og rustfritt stål for tykkelse opp til 75 mm og på lavkarbonstål opp til ca 40 mm; men for lavkarbonstål er valg av hastighet og strøm mer kritisk. Dross er vanligvis uunngåelig for kutt i tykkere materialer.

Sikkerhet:

Fordi plasmastråle opererer normalt ved hastigheter nær supersonisk, resulterer dette i høyt støynivå i plasmabuebearbeiding. Operatøren må derfor beskyttes ikke bare fra lysbue, splitter og røyk, men også fra høye støynivåer.

Bortsett fra vanlige beskyttelsestøy, hansker og hjelm, må operatøren bruke ørebeskyttelsesapparat som ørepropper. Lokal eksos skal sørge for korrekt ventilasjon. Annet enn disse er det to vanligste sikkerhetsutstyr som brukes til PAC; de er vannbord og vannlyddemann.

Vannbordet er et konvensjonelt skjærebord fylt med vann opp til bunnen av arbeidsstykket som skjæres. Den turbulens som produseres i vann på grunn av plasmastrålen bidrar til å fange opp dampene og materialet som er fjernet fra kerven.

Vanndemperen er en enhet som reduserer støy. Det er en dyse festet til lommelyktkroppen som produserer et gardin med vann under fakkelmunnstykket. Den brukes alltid sammen med et vannbord. Vanngardinet over platen (arbeidsstykke) og vannet som skjermer platen på bunnen, inntar plasmabuebjelken i et lyddempende skjold.

Applikasjoner:

Plasma bue skjæring kan brukes til å kutte noe materiale inkludert dielektrikum. De fleste bruksområder er imidlertid begrenset til kutting av vanlige karbonstål, aluminium og rustfritt stål. Den kan brukes til stabling, platefelling, formskjæring og piercing. Denne prosessen kan lykkes med å håndtere karbon og rustfritt stål opptil 40 mm tykt, med støpejern opptil 90 mm tykk, med aluminium og legeringer opptil 120 mm tykk og med kobber opp til 80 mm tykk.

De økonomiske fordelene ved PAC sammenlignet med oksy-acetylenkutting er mer tydelige i lange, kontinuerlige kutt på et større antall stykker. Slike bruksområder oppstår vanligvis i skipsbygging, lagringstankfabrikasjon, brokonstruksjon og stålforsyningssentre. PAC kan brukes ved høye kutthastigheter uten å miste kuttnøyaktighet og toleranser.

For eksempel kan metaller kuttes ved hastigheter på 2-5 til3-8 m / min som kan klippes med en maksimal hastighet på 0-5 til 0-63 m / min ved oksy-acetylenkutting. Hastigheter opptil 7 m / min kan brukes til kutting av tynne materialer; slike hastigheter er åpenbart bare mulige med automatiske midler.

Vanlig karbonstålplate kan klippes raskere med oksy-acetylen skjæreprosess enn PAC hvis materialtykkelsen er rundt 75 mm. For kutttykkelser under 25 mm er PAC imidlertid opptil fem ganger raskere enn oksy-acetylenprosessen. Plasma Stack culling er mer effektiv enn stabling kutting med oksy-acetylen prosess.

Plasma bue skjæring kan også modifiseres for å kutte metaller under vann.

Den lave nåværende plasmavariasjonen blir stadig mer populær fordi den kan brukes manuelt for å kutte materialer, inkludert rustfritt stål og aluminium for produksjon og vedlikehold. Lavstrøms plasmautjevning kan også brukes til å redde defekte støpegods.

Den høye nåværende plasma kan brukes til å kutte noe materiale med automatisk skjæreutstyr, men krever høyhastighetsapparater for å oppnå de økonomiske fordelene ved prosessen.

Vanninjeksjonens plasmaskjæring reduserer ikke bare røykene og røykene som produseres av den høye plasmaprosessen, men forbedrer også kuttens kvalitet på de fleste materialer.