Termisk skæring af metaller (med diagram)

Efter at have læst denne artikel vil du lære om processen med termisk opskæring af metaller ved hjælp af egnede diagrammer.

Termisk skæring er en familie af processer, hvor varme af en elektrisk lysbue, strålingsenergi eller en eksoterm reaktion anvendes til at smelte eller oxidere et metal i en accelereret hastighed for at opnå et snit. Der er en række processer, der udnytter varmen i bågen til at skære metaller, og de omfatter skærmet metalbue, luftkuglerbue, plasmabue, gaswolframbue og gasmetalbue.

Elektronstråle og laserstråle bruger strålingsenergien til at opnå opskæring af metaller. Oxy-brændselsgasflamme i forbindelse med oxygenstråle anvendes til at initiere og opretholde en eksoterm oxiderende reaktion, der frembringer tilstrækkelig varme og påvirker afskedningen af ​​metaller, især jernholdige legeringer med lavt kulstofindhold. Af disse processer er oxyacetylen, luftkulstofbue og plasmabue de tre store termiske skæreprocesser, der anvendes i branchen.

Oxy-acetylen flamme skære proces, opfundet i 1887, er den mest anvendte proces til økonomisk og høj hastighed skæring af kulstålstål. I denne proces anvendes en gasskæringsbrænder, der er vist i figur 2.58, og som har en vis lighed med gassvejsningslampe.

Gasskæringsbrænderen tilvejebringer ikke kun et middel til opnåelse af en oxy-acetylenflamme, men har også en separat styret styringskanal for at tilvejebringe en højtryks ren oxygengasstråle, som rammer det opvarmede metal for at forårsage oxidation og varmegenerering ved den følgende reaktion .

3Fe + 202 → Fe3O4 + varme (1120 KJ / mol)

Imidlertid er indledningen af ​​reaktionen kun mulig, hvis det metal, der skal skæres, har opnået antændelsestemperaturen på 870 ° C eller derover for stål. Når reaktionen er startet, er flammen kun nødvendig for at opretholde den, så en neutral flamme af lav energi anvendes. Det metal, der oxideres (Fe3O4), har et lavere smeltepunkt end stålets nikkelpunkt, og dermed opnås snitet hurtigere end det ved smeltning.

Oxygenjet hjælper også med at blæse det oxiderede metal eller slaggen ud af snittet eller snoet.

Kommercielt anvendes oxy-acetylen-skæreprocessen i stor udstrækning til at skære mildt og lavlegeret stål til lige eller konturformede snit såvel som til sammenspring til svejsning. Det finder også en begrænset anvendelse i skæring af støbejern og rustfrit stål, f.eks. I støberier for at fjerne porte og stigerør mv. Fra støbegodsene.

Luftkulsbueproces udnytter varmen, der frembringes af en elektrisk lysbue mellem en grafitstang og emnet for at smelte metallet og blæse det ud af snittet af komprimeret luft, som også delvis kan oxidere materialet og dermed hjælpe med at sænke dets smeltepunkt. Trykluftstrålen følger sædvanligvis buen til udblæsning af det smeltede metal som vist i figur 2.59.

Processen bruges til at skære eller afskalere og gouging metallerne. De fleste af de standardbuesvejsningskilder, både ac og dc, med en åben kredsløbsspænding på 60 volt kan anvendes til luftkuglbuebeskæring. De anvendte 150 til 300 mm lange elektroder varierer fra 4 til 25 mm i diameter. Både bare og kobberbelagte elektroder anvendes, men sidstnævnte type finder mere omfattende anvendelse på grund af bedre grooveuniformitet opnået af dem. Det anvendte lufttryk er 55 til 70 N / cm2 med en luftstrømningshastighed på 85 til 1415 liter pr. Minut.

Air carbon-bue proces er meget udbredt til gouging, fælles kant forberedelse, og til at fjerne defekt svejsemetal. Det bruges også til skrabning af metalgenstande.

Ved plasmabuebearbejdning afskilles et metal ved smeltning ved anvendelse af en højhastighedstråle af ioniseret varm gas. Det anvendte udstyr svarer til det, der anvendes til plasmabuesvejsning, men gastrykket er højere end det, der anvendes ved svejsning.

Plasmabuebearbejdningsbrænderen er af den overførte plasmattype med arbejdsstykket forbundet til anoden af ​​DC-strømkilden som vist i figur 2.60. Den anvendte strømkilde er af den hangende volt-ampere karakteristiske type med åbent kredsløbspændingsområde på 120 til 400 volt. Højere OCV bruges til at skære tykkere sektioner. Det krævede udgangsstrømområde er normalt 70 til 1000 ampere.

Gassen anvendt til fremstilling af plasmastråle afhænger af det metal, der skal skæres, for eksempel kan kulstofstål skæres af trykluft, medens de fleste ikke-jernholdige metaller kan skæres ved anvendelse af nitrogen, hydrogen, argon eller deres blandinger.

Næsten alle metaller kan skæres ved plasmabuebearbejdning, men det er særligt velegnet til skæring af aluminium og rustfrit stål. Det kan også bruges til stakskæring, formskæring og pladefasning.

Bortset fra de tre skæremetoder, der er beskrevet ovenfor, anvendes andre termiske skæringsmetoder også lejlighedsvis til specifikke anvendelser. For eksempel kan afskærmet metalbueproces anvendes i stedet for carbonbue til skrabning. Dette indebærer imidlertid anvendelse af højere strøm end til svejsning, selvom det anvendte udstyr forbliver stort set den samme til både svejsning og skæring.

Elektronstråle og laserstråle kan også anvendes til skæring af metaller, men deres anvendelse er begrænset på grund af høje indledende omkostninger ved udstyr.