Arc Cutting Processes of Metals: 6 Processer

Denne artikel kaster lys over de seks øverste skæreprocesser af metaller. Processerne er: 1. Carbon Arc Cutting 2. Air Carbon Arc Cutting 3. Metal Arc Cutting 4. Gas Metal Arc (GMA) Skæring 5. Gammel Tungsten Arc (GTA) Skæring 6. Plasma Arc Arc cutting.

Arc Cutting Process # 1. Carbon Arc Cutting:

Ved kulstofbueskæring anvendes carbon eller grafitelektrode til at smelte metallet for at opnå et snit som vist i figur 19.11. Grafitelektroder tillader højere strømtætheder, forbliver skarpe i længere tid og producerer et snæver snit end carbonelektroder. Direkte strømkilde bruges med elektroden tilsluttet til den negative side af kredsløbet. Tabel 19.3 giver et omtrentligt skøn over graden af ​​skæring af stålplade med grafitelektroder.

Den position, der er bedst egnet til bueopskæring, er downhand eller lodret op for at tillade det smeltede metal at strømme let ud af skæringen. Den resulterende snor er normalt groft med smeltede kanter. Grovheden af ​​kerf er tilskrevet til springning af buen fra den ene side til den anden. Andre ulemper ved kuglbuebearbejdning er en bred snit på op til 25 mm bred, en lav snitteevne på tunge sektioner, mærkbar kulstofoptagelse af snoet, hvilket medfører øget hårdhed og dermed efterfølgende bearbejdningsproblemer og høje strømkrav.

Kuglbue skæring kan bruges til produktskæring af støbejern, legeret stål og ikke-jernholdige metaller; men denne proces har ikke meget industriel betydning.

Arc Cutting Process # 2. Air Carbon Arc Skæring:

Luftkuglebuefremgangsmåden til skæring af metaller består i at smelte metalet med en elektrisk lysbue og fjerne den ved hjælp af en blast af luft. En højhastighedstråle, der bevæger sig parallelt med carbonelektroden, rammer den smeltede metalbassin lige bag bågen og blæser det smeltede metal ud. Figur 19.12 viser de grundlæggende egenskaber ved processen. Kulelektroden holdes i en specielt designet holder, der indeholder huller, gennem hvilke trykluftstråler blæser langs og bag elektroden.

Arc Cutting Process # 3. Metal Arc Cutting:

Ved metalbue-skæreproces opnås skæringen ved at bue smelter mellem en elektrode og emnet; det smeltede materiale fjernes ved tyngdekraften. Når de dækkede elektroder anvendes til skæring, kaldes processen skærmet metalbue (SMA).

Det krævede udstyr er standardskærmet metalbuesvejsningsudstyr. Ved SMA-skæring kan kernematerialet være lavt kulstofstål, selv det er uegnet til svejsning, fordi urenheder i kernemetallet har ringe konsekvens. Der bør gives fortrinsret til dybe penetrationsovertræk som cellulosebelægning. En elektrode af relativt lille diameter bør anvendes med DC-elektrode negativ.

Belægningen nedsætter elektrodenes smeltning, stabiliserer buen og virker som en isolator, der forhindrer bågen i at kortslutte med sidevæggen, når elektroden føres ind i skæringen. Hvis elektrodbelægningen gøres våd ved at dyppe i vand, vil elektrodenes forbrugshastighed falde ned, så mere længde kan skæres pr. Elektrode.

Ved SMA-kugning er strømmen meget højere end normalt anvendt til svejsning. Dette resulterer i en stor smeltet pulje, der falder væk, hvilket gør kuttet. På tykt materiale kræves der savning til at gøre skåret og tillade det smeltede metal falde væk som vist i figur 19.14.

Klippet produceret ved SMA-skæring er groft, men overlegen i forhold til kulstofbueskæring; snittet er smalt med en bredde, der er omtrent lig med elektrodediameteren. Den bruges hovedsagelig til groft arbejde, såsom opskæring af skrot, nitterskæring og hulpiercing.

Arc Cutting Process # 4. Gas Metal Arc (GMA) Skæring:

Ved denne fremgangsmåde anvendes det sædvanlige gasmetalsbuesvejsningsudstyr, og varmen til skæring er opnået fra den elektriske bue dannet mellem en kontinuerligt tilført elektrodetråd og emnet, sædvanligvis med inertgasafskærmning. Arc er produceret mellem ledningens forside og den fremadskårne kant. Kraften som følge af strømmen af ​​afskærmningsgas og de elektrodemagnetiske virkninger udstikker det smeltede metal fra kerven. Denne proces kan anvendes i alle stillinger, men det har næppe nogen industriel betydning.

Arc Cutting Process # 5. Gas Tungsten Arc (GTA) Skæring:

I denne proces opnås skæring ved en bue mellem en wolframelektrode og arbejdet med det samme udstyr som anvendes til gaswolframbuesvejsning (GTAW). Skæringen opnås ved at hæve strømtætheden over det, der kræves til gode svejsevilkår og med forøget strømningshastighed af afskærmningsgassen.

Hastigheden af ​​gasstrålen blæser det smeltede metal væk for at danne noten. En afskærmningsgasblanding af 65% argon og 35% hydrogen anvendes generelt. Kvælstof kan anvendes, forudsat at der træffes passende forholdsregler for at fjerne de giftige dampe, der dannes under operationen.

Typiske hastigheder for GTA-skæring er 1 til 1, 5 m / min på 3 mm tykt aluminium og 0-5 til 1 m / min på 3 mm tykt rustfrit stål. Den anvendte strøm er 200 lo 600 A til at skære rustfrit stål og aluminium op til 13 mm tykt.

Kvaliteten af ​​snit langs kisten er god og kræver ofte ikke efterfølgende efterbehandling. Denne proces kan bruges til at skære rustfrit stål op til ca. 50 mm tykt. Jo tykkere metallet der skal skæres, er den tolerance, der skal tillades på snitbredden.

Selvom GTA-skæreprocessen kan bruges til at skære metal i tynde sektioner, men det er blevet udskiftet med plasmabuebearbejdning og nu har ringe industriel betydning, undtagen når udstyr til andre mere effektive processer ikke er tilgængeligt.

Arc Cutting Process # 6. Plasma Arc Skæring:

Ved plasmabuebearbejdning (PAC) -processen sænkes metalen ved at smelte et lokaliseret område med den trange bue og fjerne det smeltede materiale med en højhastighedskogende ioniseret gas kaldet plasmastråle.

Plasmastråleskæringen svarer til nøglehullet i plasma svejsning, bortset fra at nøglehullet i modsætning til svejsning ikke må lukke bag plasmabueen. Plasmastrålehastigheden er meget høj, således at udstødning af smeltet metal er let.

Plasmabuebearbejdningen anvendes hovedsageligt i overført bueform, der anvender en pilotbue til plasmabueinitiering.

Der er tre hovedvarianter af PAC-processen, nemlig høj strøm plasmaskæring, lav strøm plasmaskæring og plasmaskæring med vandindsprøjtning eller vandafskærmning. Plasmabrænderens design afhænger af procesvariationen.

Kvaliteten af ​​Plasma Cut:

Kvaliteten af ​​en plasmaskæring bestemmes af overfladens glathed, snoet bredde, paralleliteten af ​​de udskårne flader, skærefladen og skærmens skarphed. Disse faktorer afgøres af det materiale, der skæres, udstyrsdesign og opsætning og driftsvariablerne.

Kvalitetsbesparelser opnås generelt med moderat effekt og lave skærehastigheder. Overfladeoxidation mangler næsten fuldstændigt med modemautomatiseret PAC-udstyr, der bruger vandindsprøjtning eller vandafskærmning.

På meget tykt rustfrit stål (> 180 mm) har plasmabueprocessen ringe fordel i forhold til brændstofgasskæring med hensyn til hastighed og snedbredde, selv om PAC er væsentligt mere ren. Generelt er skærebredden i plasmaskæringen 1, 5 til 2 gange bredere end skærebredden for oxy-brændstofskæring.

Plasma-bue-skæring resulterer generelt i skråskæring og skråvinklen på begge sider af skæret har tendens til at stige med skærehastighed. Kantafrunding resulterer, når fakkelens stand-off-afstand er for stor, eller når der bruges for stor effekt til at skære en given plade; Det kan også skyldes højhastighedsklipping af materialer mindre end 6 mm tykke.

Typiske driftsanbefalinger til opnåelse af højkvalitetsnedskæringer til plasmaskæring af aluminium, rustfrit stål og kulstofstål er angivet i henholdsvis tabel 19.6, 19.7 og 19.8.

Slag eller dross er det oxiderede eller smeltede materiale, der dannes under termisk skæring og stikker til bundens nederkant. Med dagens mekanisk udstyr kan drossfrit udskæringer fremstilles i aluminium og rustfrit stål til tykkelse op til 75 mm og på kulstofstål op til ca. 40 mm; men for kulstofstål er valg af hastighed og strøm mere kritisk. Dross er normalt uundgåelig for udskæringer lavet i tykkere materialer.

Sikkerhed:

Fordi plasmastråle fungerer normalt ved hastigheder tæt på supersoniske, resulterer dette i et højt støjniveau i plasmabuebearbejdning. Operatøren skal derfor beskyttes ikke kun fra lysbue, spat og dampe, men også fra høje støjniveauer.

Bortset fra de sædvanlige beskyttelses tøj, handsker og hjelm skal operatøren bruge ørebeskyttelsesapparat som ørepropper. Lokal udstødning skal sørges for korrekt ventilation. Andre end disse er der to mest almindelige sikkerhedsudstyr, der anvendes til PAC; de er vand bord og vand lyddæmper.

Vandbord er et konventionelt skærebord fyldt med vand op til bunden af ​​emnet, der skæres. Den turbulens, der produceres i vand på grund af plasmastrålen, hjælper med at fange dampene og materialet fjernet fra kerven.

Vanddæmperen er en enhed, der reducerer støj. Det er en dyse, der er fastgjort til fakkellegemet, der frembringer vandtæppe under fakkelens dyse. Den bruges altid i forbindelse med et vandbord. Vanddækket over pladen (emne) og vandet, der beskytter pladen i bunden, omslutter plasmabue-strålen i et lyddæmpende skjold.

Applikationer:

Plasma bue skæring kan bruges til at skære ethvert materiale, herunder dielektrikum. De fleste anvendelser er imidlertid begrænset til skæring af glatte carbonstål, aluminium og rustfrit stål. Den kan bruges til stakskæring, pladeophængning, formskæring og piercing. Denne proces kan med succes håndtere kulstof og rustfrit stål op til 40 mm tykt, med støbejern op til 90 mm tykt, med aluminium og dets legeringer op til 120 mm tykke og med kobber op til 80 mm tykke.

De økonomiske fordele ved PAC sammenlignet med oxy-acetylenkopning er mere tydelige i lange, kontinuerlige nedskæringer lavet på et større antal stykker. Sådanne anvendelser findes sædvanligvis i skibsbygning, opbevaringstankfabrikation, brobyggeri og stålforsyningscentre. PAC kan bruges ved høje skærehastigheder uden at tabe snitnøjagtighed og tolerancer.

For eksempel kan metaller skæres ved hastigheder på 2-5 til 3-8 m / min, der kan skæres med en maksimal hastighed på 0-5 til 0-63 m / min ved oxy-acetylenkopning. Hastigheder op til 7 m / min kan bruges til at skære nogle tynde materialer; Sådanne hastigheder er naturligvis kun mulige med automatiske midler.

Almindelig kulstofstålplade kan skæres hurtigere med oxy-acetylen-skæreprocessen end PAC, hvis materialetykkelsen er omkring 75 mm. For skære tykkelser under 25 mm er PAC imidlertid op til fem gange hurtigere end oxy-acetylen-processen. Plasma Stack culling er mere effektiv end stabling skæring med oxy-acetylen proces.

Plasma bue skæring kan også ændres til at skære metaller under vand.

Den lave nuværende plasmavariation er ved at blive populær, fordi den kan bruges manuelt til at skære materialer, herunder rustfrit stål og aluminium til produktion og vedligeholdelse. Lavstrøms plasmagittering kan også bruges til at redde defekte støbegods.

Den høje nuværende plasma kan bruges til at skære ethvert materiale med automatisk formskæringsudstyr, men kræver højhastighedsapparater til opnåelse af de økonomiske fordele ved processen.

Vandsinjektionsplasmaafskæringen reducerer ikke kun røg og røg, der produceres ved den høje nuværende plasmaproces, men forbedrer også klippets kvalitet på de fleste materialer.