OBRÓBKA CIEPLNA I SPAWALNICTWO
Data:		Wydział: BMiZ	Kierunek: ZiIP	Semestr: III	Grupa:
CIĘCIE TLENOWE I CIĘCIE PLAZMOWE
Student:			Prowadzący:

Cięcie jest procesem rozdzielenia materiału na całej grubości, według określonej linii podziału, zwykle prostopadle do powierzchni materiału ciętego.

Odmiany ciecia to:

• Ukosowanie

• Żłobienie

• Przebijanie

Najczęstszymi czynnikami decydującymi o wyborze metody cięcia są:

• Rodzaj materiału

• Grubość materiału

• Długość materiału

• Kształt materiału

• Wymagania dotyczące jakości ciętych krawędzi

• Możliwości produkcyjne procesu

• Koszty procesu

Najpopularniejszymi używanymi metodami cięcia, stanowiącymi ok. 90% są cięcie

tlenowe i cięcie plazmowe. Cięcie plazmowe można stosować to obróbki wszystkich materiałów, jednakże cięcie tlenowe jest ekonomiczne. Stosując palnik normalny można ciąć materiału o grubości 200 - 300mm, a palnikiem specjalnym do 2000mm. Występują również znaczne odkształcenia przedmiotu oraz nie ma możliwości cięcia materiałów odpornych na korozje, z aluminium oraz miedzi podczas cięcia tlenem.

CIĘCIE TLENOWE

Charakterystyka

Cięcie tlenem polega na doprowadzeniu metalu na osnowie żelaza w obszarze cięcia do temperatury zapłonu, powyżej której następują reakcje egzotermiczne tlenu z żelazem.

Strumień tlenu z duża prędkością utlenia i nadtapia cięty metal na całej jego grubości i wyrzuca ze szczeliny cięcia swą energią kinetyczną produkty utleniania i ciekły metal.

Reakcje egzotermiczne (wydzielanie ciepła) spalania żelaza:

2Fe + O₂ = 2FeO + Q

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄ = Q

2Fe + 1,5O₂ = Fe₂O₃ + Q

RDZA

W momencie kiedy na metalu jest rdza, należy dany przedmiot uprzednio oczyścić i dopiero wówczas przystąpić do procesu cięcia.

Warunki jakie powinny zachodzić, aby przeprowadzić proces cięcia tlenem to:

• Temperatura zapłonu ciętego metalu musi być niższa od temp topnienia tego metalu

• Temperatura topnienia tlenków ciętego metalu musi być niższa od jego temperatury topnienia

• Reakcja spalania ciętego metalu musi być reakcją egzotermiczną

• Współczynnik przewodnictwa cieplnego metalu powinien być jak najniższy

Palnik stosowany do cięcia tlenem miesza gaz palny z tlen w odpowiednich proporcjach oraz doprowadza do obszaru cięcia skoncentrowany strumień tlenu tnącego.

Do prawidłowego przeprowadzenia procesu palnik należy prowadzić zazwyczaj prostopadle do materiału przez całą jego grubość.

Zadaniami płomienia podczas tego procesu jest usuwanie zanieczyszczeń z powierzchni ciętej, zapewnienie odpowiednio wysokiej temperatury ciętego metalu, doprowadzenie dodatkowej energii cieplnej oraz zapewnienie powłoki ochronnej strumienia tlenu tnącego przed dostępem powietrza.

Najczęstszymi gazami stosowanymi są acetylen, propan i propadien metyloacetylenowy. Dobiera się je w taki sposób aby zmniejszyć koszty robocze.

Parametry

• Średnica i kształt dyszy tlenowej

Dysze cylindryczne otoczone są pierścieniem małych otworów podających płomień podgrzewający. Im dysza stożkowa ma mniejszą średnicę, tym prędkość rośnie (nawet powyżej prędkości dźwięku) oraz ciśnienie tlenu tnącego rośnie do 1 Mpa.

• Ciśnienie tlenu tnącego

Wzrost prędkości cięcia przy stałym ciśnieniu tlenu tnącego lub zmniejszenie ciśnienia przy stałej prędkości cięcia, powoduje zmniejszenie ilości tlenu w dolnych obszarach szczeliny.

• Ciśnienie gazu palnego i podgrzewającego

Zbyt intensywny płomień podgrzewający powoduje nadmierne nadtapienie górnej części szczeliny.

• Prędkość cięcia

Proces cięcia rozpoczynamy od małej prędkości. Zwiększa się ją stopniowo do momentu obniżenie się jakości poniżej wymaganego poziomu. Należy wyregulować prędkość cięcia w zależności od jakości pożądanej krawędzi.

CIĘCIE PLAZMOWE

Charakterystyka

Cięcie plazmą polega na stapianiu wyrzuconego metalu ze szczeliny cięcia silnie skoncentrowanym plazmowym łukiem elektrycznym, czyli silnie zjonizowanym gazem o dużej energii kinetycznej, przemieszczający się z dyszy plazmowej, zawężającej się w kierunku szczeliny cięcia, z prędkością bliską prędkości dźwięku, temperaturze 10000÷30000K. Możliwe jest cięcie materiału do grubości ok. 150mm.

Wadami prowadzenia tego procesu są:

• Duży hałas

• Zagrożenie porażeniem prądu

• Silne promieniowanie świetlne łuku

• Duża ilość gazów i dymów

Zalety tej metody są następujące:

• Duża prędkość

• Cięcie bez podgrzewania - szybkie przebijanie

• Niewielka szczelina cięcia

• Możliwość cięcia bez nadpalania materiałów cienkich

Gazy plazmowe najczęściej stosowane podczas cięcia tą metodą to:

Tlen stale niskowęglowe i niskostopowe

Powietrze

Azot blachy stalowe, metale nieżelazne

Argon

Argon + Wodór aluminium i stale odporne na korozje

Azor + Wodór

Parametry

• Natężenie prądu

Decyduje o temperaturze i energii łuku plazmowego. Gdy wzrasta natężenie prądu, wzrasta prędkość cięcia. Jednak zbyt duże natężenie pogarsza jakość cięcie i zwiększenie się szczeliny.

• Napięcie

Decyduje o sprawnym przebiegu cięcia plazmowego.

• Prędkość cięcia

Decyduje o jakości ciętej powierzchni, zwłaszcza przy cięciu ręcznym.

Wzrost prędkości powoduje spadek jakości powierzchni ciętej, oraz spadek szerokości szczeliny cięcia.

• Elektroda

Dla gazu palnego nie będącym gazem utleniającym stasuje się stop wolframu z torem. Trwałość takiej elektrody to ok. 15-20h.

Dla cięcia z tlenem lub powietrzem są to elektrody z cyrkonu lub hafnu z obudową z miedzi o trwałości ok. 1-5h.

• Średnica dyszy zwężającej

Dysze te są wykonane z miedzi i są chłodzone.

Wraz ze zmniejszeniem się średnicy, zmniejsza się trwałość, lecz wzrasta prędkość ciecia.

• Położenie palnika względem przedmiotu

Palnik należy utrzymywać w położeniu prostopadłym do przedmiotu i w stałej odległości.

---