Termisk skärning av metaller (med diagram)

Efter att ha läst den här artikeln kommer du att lära dig om processen med värmeklippning av metaller med hjälp av lämpliga diagram.

Termisk skärning är en familj av processer där värme hos en elektrisk båge, strålningsenergi eller en exoterm reaktion utnyttjas för att smälta eller oxidera en metall i en accelererad takt för att uppnå en skärning. Det finns ett antal processer som utnyttjar värmen hos bågen för att skära metaller och de inkluderar skärmad metallbåge, luftkolvbåg, plasmabåg, gaswolframbåg och gasmetallbåge.

Elektronstråle och laserstråle använder strålningsenergin för att uppnå skärning av metaller. Oxybränslegasflamma i samband med syrgasstråle användes för att initiera och upprätthålla en exoterm oxiderande reaktion som alstrar tillräcklig värme och påverkar avskiljning av metaller, särskilt ferrolegeringar med låg kol. Av dessa processer är oxy-acetylen, luftkolvbåg och plasmabåg de tre stora termiska skärningsprocesserna som används inom industrin.

Oxy-acetylen flammeskärningsprocessen, uppfunnad 1887, är den mest använda processen för ekonomisk och höghastighetsskärning av låga kolstål. I denna process användes en gasskärlampa, som visas i figur 2.58, med viss likhet med gassvetsbrännaren.

Gasskärbrännaren tillhandahåller inte bara ett medel för att erhålla en oxi-acetylenflamma men har också en separat häftstyrd passage för att åstadkomma en ren syrgasgasstråle med högt tryck som påverkar den uppvärmda metallen för att orsaka oxidation och värmeutveckling genom följande reaktion .

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

Initieringen av reaktionen är emellertid endast möjlig om den metall som ska skäras har uppnått tändningstemperaturen 870 ° C eller över för stål. När reaktionen är igång krävs flammen bara för att hålla den så en neutral flamma med låg energi används. Metallen som oxideras (Fe3O4) har en lägre smältpunkt än nickens nålpunkt, så att snitten uppnås snabbare än den genom smältning.

Oxygen strålet hjälper också till att blåsa den oxiderade metallen eller slaggen ut ur snittet eller snören.

Kommersiellt används oxi-acetylenskärningsprocessen i stor utsträckning för att skära mjuka och låglegerade stål för raka eller konturerade skär samt för kantförberedelser för svetsning. Det finner också en begränsad användning vid skärning av gjutjärn och rostfritt stål, t.ex. i gjuterier för att avlägsna grindar och stiger etc. från gjutningarna.

Luftkolbågsprocessen utnyttjar värmen som alstras av en elektrisk båge mellan en grafitstång och arbetsstycket för att smälta metallen och blåsa ut den från komprimerad luft som också delvis kan oxidera materialet och därigenom bidra till att sänka dess smältpunkt. Tryckluftstrålen följer vanligen bågen för att blåsa ut den smälta metallen som visas i figur 2.59.

Processen används för att skära eller avskilja och krossa metallerna. De flesta av standardbågsvetskällorna, både AC och DC, med en öppen kretsspänning på 60 volt kan användas för luftkolvbågsskärning. De 150 till 300 mm långa elektroderna som används varierar från 4 till 25 mm i diameter. Både nakna och kopparbelagda elektroder används, men den senare typen finner mer omfattande användning på grund av bättre groovejämnhet som uppnås av dem. Lufttrycket som används är 55 till 70 N / cm2 med en luftflödeshastighet av 85 till 1415 liter per minut.

Luftkolbågsprocessen används i stor utsträckning för gängning, gemensam kantförberedelse och för avlägsnande av defekt svetsmetall. Den används också för skrapning av metallobjekt.

I plasmabågskärning delas en metall genom smältning med användning av en höghastighetsstråle av joniserad hetgas. Den använda utrustningen liknar den som används för plasmabågsvetsning, men gastrycket är högre än det som används vid svetsning.

Plasma bågskärbrännaren är av den överförda plasmatypen med arbetsstycket anslutet till anoden hos likströmskällan, såsom visas i figur 2.60. Den använda kraftkällan är av den dragande volt-ampere karakteristiska typen med öppen kretsspänningsområde på 120 till 400 volt. Högre OCV används för skärning av tjockare sektioner. Det krävda utgångsströmintervallet är vanligtvis 70 till 1000 amperer.

Gasen som används för att producera plasmastråle beror på den metall som ska skäras, till exempel kan kolstål skäras av komprimerad luft medan de flesta icke-järnmetaller kan skäras med användning av kväve, väte, argon eller deras blandningar.

Nästan alla metaller kan skäras av plasmabågskärning men det är särskilt lämpat för skärning av aluminium och rostfritt stål. Den kan också användas för stapelskärning, formskärning och skivformning.

Förutom de tre metoderna för skärning som beskrivits ovan används även andra termiska skärningsmetoder ibland för specifika tillämpningar, exempelvis kan skärmad metallbågsprocess användas istället för kolbåg för skrapning. Detta innebär emellertid användningen av högre ström än för svetsning, men den använda utrustningen är i grunden densamma för både svetsning och skärning.

Elektronstråle och laserstråle kan också användas för skärning av metaller men deras användning är begränsad på grund av hög initialkostnad för utrustning.