Arc-skärande processer av metaller: 6 Processer

Denna artikel lyfter fram de sex största bågskärningsprocesserna av metaller. Processerna är: 1. Carbon Arc Cutting 2. Carbon Arc Skärning 3. Metal Arc Skärning 4. Gas Metal Arc (GMA) Skärning 5. Gas Tungsten Arc (GTA) Skärning 6. Plasma Arc Skärning.

Arc Cutting Process # 1. Carbon Arc Cutting:

Vid kolbågsskärning används kol eller grafitelektrod för att smälta metallen för att uppnå en snitt som visas i figur 19.11. Grafitelektroder tillåter högre strömtätheter, förblir skarpa under längre tid och ger en snätare skär än kolelektroder. Likströmskällan används med elektroden ansluten till kretsens negativa sida. Tabell 19.3 ger en ungefärlig uppskattning av graden av skärplåt med grafitelektroder.

Läget som är bäst lämpat för bågskärning är nedåt eller vertikalt upp för att tillåta att den smälta metallen flyter lätt ut ur skärningen. Den resulterande skålen är vanligtvis grov med smälta kanter. Grovhetens grovhet är hänförlig till hoppning av båge från en sida till en annan. Andra nackdelar med kolbågsskärning är en bred sänkning upp till 25 mm bred, en låg skärhastighet på tunga sektioner, märkbart kolupphämtning av skarven vilket medför ökad hårdhet och därmed efterföljande maskinbearbetningsvårigheter och högt strömkrav.

Kolskärning kan användas för produktskärning av gjutjärn, legerat stål och icke-järnmetaller. dock har denna process inte mycket industriell betydelse.

Arc Cutting Process # 2. Luftkärlbågskärning:

Luftkolvbågsmetoden för skärning av metaller består i att smälta metallen med en elektrisk ljusbåge och avlägsna den med en blast av luft. En höghastighetsstråle som rör sig parallellt med kolelektroden träffar smältmetallpumpen strax bakom bågen och blåser den smälta metallen ut. Fig. 19.12 visar processens grundläggande egenskaper. Koldelektroden hålls i en speciellt utformad hållare som innehåller hål genom vilka strålar av tryckluft blåser längs och bakom elektroden.

Arc Cutting Process # 3. Metall Arc Skärning:

Vid metallbågskärning uppnås skärningen genom att båg smälter mellan en elektrod och arbetsstycket; det smälta materialet avlägsnas genom tyngdkraften. När täckta elektroder används för skärning kallas processen skärmad metallbågs (SMA) skärning.

Den utrustning som krävs är standardskärmad metallbågsvetsutrustning. Vid SMA-skärning kan kärnmaterialet vara något lågkolstål, även det olämpligt för svetsning, eftersom föroreningar i kärnmetallen har liten konsekvens. Företräde bör ges för djupt penetreringsbeläggningar som cellulosabeläggning. En elektrod med relativt liten diameter bör användas med DC-elektrod negativ.

Beläggningen saktar ner elektrodens smältning, stabiliserar ljusbågen och verkar som en isolator som förhindrar att bågen kortnar med sidoväggen när elektroden matas in i skärningen. Om elektrodbeläggningen görs våt genom doppning i vatten kommer elektrodförbrukningshastigheten att falla ner så att mer längd kan skäras per elektrod.

Vid SMA-utmatning sätts strömmen mycket högre än normalt för svetsning. Detta resulterar i en stor smält pool som faller bort vilket gör skärningen. På tjockt material krävs en sågverk för att göra skärningen och tillåta att den smälta metallen faller bort som visas i figur 19.14.

Klippet som produceras av SMA-skärning är grovt men överlägset karbonskurvskärning; skäret är smalt med en bredd som är ungefär lika med elektroddiametern. Den används oftast för grovt arbete, såsom skärning av skrot, nitarskärning och hålpiercing.

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

Vid denna process används den vanliga gasbågsvetsningsutrustningen och värmen för skärning erhålls från den elektriska ljusbågen som bildas mellan en kontinuerligt matad elektrodtråd och arbetsstycket, vanligtvis med inertgasskärmning. Arc produceras mellan trådens framsida och den framåtriktade kanten. Kraften på grund av flödet av avskärmningsgas och elektrodmagnetiska effekter avlägsnar den smälta metallen från hyllan. Denna process kan användas i alla positioner, men det har knappast någon industriell betydelse.

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

I denna process uppnås skärning genom en båg mellan en volframelektrod och arbetet med samma utrustning som används för gaswolframbågsvetsning (GTAW). Skärning uppnås genom att höja strömtätheten över det som krävs för bra svetsförhållanden och med ökad flödeshastighet av avskärmningsgasen.

Hastigheten hos gasstrålen blåser bort den smälta metallen för att bilda rännan. En avskärmningsgasblandning av 65% argon och 35% väte användes vanligen. Kväve kan användas om tillräckliga försiktighetsåtgärder vidtas för att avlägsna de toxiska rök som bildas under operationen.

Typiska hastigheter för GTA-skärning är 1 till 1, 5 m / min på 3 mm tjock aluminium och 0-5 till 1 m / min på 3 mm tjockt rostfritt stål. Den aktuella strömmen är 200 lo 600 A för att skära rostfritt stål och aluminium upp till 13 mm tjockt.

Klippkvaliteten längs käven är bra och kräver ofta inte efterföljande efterbehandling. Denna process kan användas för att skära rostfritt stål upp till ca 50 mm tjockt. Ju tjockare metallet som ska skäras större är den tolerans som måste tillåtas på skärbredd.

Även om GTA-skärningsprocessen kan användas för att skära av metall i tunna sektioner, men det har ersatts av plasmabågskärning och nu har liten industriell betydelse utom när utrustning för andra effektivare processer inte är tillgänglig.

Arc Cutting Process # 6. Plasma Arc Skärning:

Vid plasmaskärning (PAC) -processen skärs metallen genom smältning av ett lokaliserat område med den trånga bågen och avlägsnande av det smälta materialet med en höghastighets hetjoniserad gas som kallas plasmastråle.

Plasmaskärmsskärningen liknar nyckelhålstillståndet för plasmasvetsning, förutom att nyckelhålet inte får stängas bakom plasmabågen, till skillnad från svetsning. Plasmastrålhastigheten är mycket hög, varför utstötning av smält metall är lätt.

Plasma bågskärningen används huvudsakligen i överfört bågform med användning av en pilbåg för plasmabågstart.

Det finns tre stora variationer av PAC-processen, nämligen hög ström plasmaskärning, lågström plasmaskärning och plasmaskärning med vatteninjektion eller vattenavskärmning. Plasmabränndesignen beror på processvariationen.

Kvalitet på plasmaskärning:

Kvaliteten på en plasmaskärning bestäms av ytjämnheten, skarvbredden, de snittliga sidornas parallellitet, snittet i skäret och skarpheten hos de övre kanterna. Dessa faktorer bestäms av att materialet skärs, utrustningsdesign och inställning och driftsvariablerna.

Högkvalitativa skärningar erhålls vanligtvis med måttlig effekt och låga skärhastigheter. Ytnadsoxidation saknas nästan helt med modemautomatiserad PAC-utrustning som använder vatteninjektion eller vattenavskärmning.

På mycket tjockt rostfritt stål (> 180 mm) har plasmabågprocessen liten fördel jämfört med koldioxidbränslegasskärning med avseende på hastighet och snedbredd, trots att PAC är betydligt renare. I allmänhet är skärbredden i plasmaskärning 1, 5 till 2 gånger bredare än skarvbredden för skärning av oxy-bränsle.

Plasma bågskärning resulterar i allmänhet i snettskärning och vinkeln på båda sidor av skäret tenderar att öka med skärhastighet. Kantavrunda resultat när fackets avstängningsavstånd är för stort eller när överdriven kraft används för att skära en given platta; Det kan också bero på höghastighetsskärning av material som är mindre än 6 mm tjocka.

Typiska driftsanvisningar för att uppnå högkvalitativa skärningar för plasmaskärning av aluminium, rostfritt stål och kolstål är angivna i tabellerna 19.6, 19.7 respektive 19.8.

Slag eller dross är det oxiderade eller smälta materialet som bildas under värmeskärning och pinnar till plattans undersida. Med dagens mekanisk utrustning kan smutsfria skärningar framställas i aluminium och rostfritt stål för tjocklek upp till 75 mm och på kol med låg koldioxid upp till ca 40 mm; dock för låga kolstål är valet av hastighet och ström mer kritisk. Dross är vanligtvis oundviklig för skärningar gjorda i tjockare material.

Säkerhet:

Eftersom plasmastråle fungerar normalt vid hastigheter nära supersoniska, resulterar detta i hög ljudnivå i plasmabågskärning. Operatören måste därför skyddas inte bara från ljusbågssken, sprut och rök men också från höga ljudnivåer.

Bortsett från vanliga skyddsdräkter, handskar och hjälm, måste operatören använda öronskyddsmedel som öronproppar. Lokala avgaser måste tillhandahållas för korrekt ventilation. Andra än dessa finns det två vanligaste säkerhets tillbehör som används för PAC; de är vattenbord och vattenljuddämpare.

Vattentabellen är ett vanligt skärbord fyllt med vatten upp till bottenytan av arbetsstycket som skärs. Den turbulens som produceras i vatten på grund av plasmastrålen hjälper till att fånga upp rökarna och materialet som är avlägsnat från hyllan.

Vattendämparen är en anordning som minskar ljudet. Det är ett munstycke fäst vid ficklampan som producerar en gardin med vatten under facklarmdysan. Den används alltid i samband med ett vattenbord. Vattengardinen ovanför plattan (arbetsstycket) och vattnet som skyddar plattan i botten, sätter ihop plasmabågstrålen i en ljuddämpande skärm.

Användningsområden:

Plasma båge skärning kan användas för att skära något material inklusive dielektrikum. De flesta tillämpningar är dock begränsade till skärning av vanliga kolstål, aluminium och rostfritt stål. Den kan användas för stapelskärning, plattformning, formskärning och piercing. Denna process kan framgångsrikt hantera kol- och rostfritt stål upp till 40 mm tjockt, med gjutjärn upp till 90 mm tjockt, med aluminium och dess legeringar upp till 120 mm tjocka och med koppar upp till 80 mm tjocka.

De ekonomiska fördelarna med PAC jämfört med oxi-acetylenklippning är mer uppenbara vid långa kontinuerliga nedskärningar gjorda på ett större antal bitar. Sådana tillämpningar uppträder vanligtvis inom varvsindustrin, lagertankfabrikation, brokonstruktion och stålförsörjningscentraler. PAC kan användas vid höga skärhastigheter utan att förlora snittnoggrannhet och toleranser.

Exempelvis kan metaller skäras med hastigheter av 2-5 till 3-8 m / min som kan skäras med en maximal hastighet av 0-5 till 0-63 m / min genom oxi-acetylenskärning. Hastigheter upp till 7 m / min kan användas vid skärning av några tunna material; Sådana hastigheter är uppenbarligen endast möjliga med automatiska medel.

Vanlig kolstålplatta kan skäras snabbare med oxyacetylenskärningsprocessen än PAC om materialets tjocklek är cirka 75 mm. För skärtjocklekar under 25 mm är PAC dock upp till fem gånger snabbare än oxiacetylenprocessen. Plasma Stack culling är effektivare än stapelskärning med oxi-acetylen process.

Plasma bågskärning kan också modifieras för att skära metaller under vatten.

Den svaga strömvariationen blir allt populärare eftersom den kan användas manuellt för att skära material, inklusive rostfritt stål och aluminium för produktion och underhåll. Låg strömplastning kan också användas för att rädda defekta gjutningar.

Den höga strömmen plasma kan användas för att skära material med automatisk formskärningsutrustning men kräver höghastighetsapparater för att uppnå de ekonomiska fördelarna med processen.

Vatteninjektionens plasmaskärning reducerar inte bara rök och rök som produceras av den höga strömplasmakrocessen utan förbättrar också snittets kvalitet på de flesta material.