1. Cel ćwiczenia
Zapoznanie się z procesem i metodami cięcia termicznego różnych metali.
2. Część teoretyczna
Cięcie termiczne
Cięcie materiałów polegające na ich miejscowym utlenieniu lub wytopieniu w odpowiednio wysokiej temperaturze. W zależności od sposobu oraz wykorzystywanego narzędzia między innymi wyróżnia się cięcie termiczne: gazowe oraz plazmowe.
Cięcie gazowe
Cięcie gazowe jest szeroko stosowaną metodą cięcia stali niestopowych i niskostopowych o różnych grubościach. Proces cięcia polega na spalaniu metalu w tlenie. Strumień tlenu wypala szczelinę w materiale usuwając z niej jednocześnie produkty spalania.
Cięcie plazmowe
Plazmotwórczy gaz, przepływający przez łuk elektryczny jarzący się między elektrodami, ulega jonizacji i dzięki dużemu zagęszczeniu mocy wytwarza strumień plazmy, czyli zjonizowanego gazu. Wysoka temperatura w jądrze łuku plazmowego i bardzo duża prędkość strumienia plazmy powoduje, że materiał topi się i jest wydmuchiwany ze szczeliny.
3. Część praktyczna
Stosowane urządzenia i oprzyrządowanie
Palnik acetylenowo - tlenowy jest urządzenie stosowanym do spawania i cięcia metali. Wysoka temperatura osiągana jest w wyniku spalania mieszaniny acetylenu i tlenu wylatujących z dyszy palnika. Tlen i acetylen przechowywane są najczęściej w butlach o pojemności 40 litrów, tlenowe maluje się na niebiesko, natomiast acetylenowe na biało. Do butli przymocowane są zawory redukcyjne, gaz transportowany jest do palnika za pomocą gumowych węży. Reduktory ciśnienia służą do zmniejszania ciśnienia tlenu i acetylenu w butli do ciśnienia roboczego oraz do samoczynnego utrzymywania ciśnienia na tej samej wysokości podczas pracy. Palniki służą do spalania gazu wymieszanego z tlenem. Rozróżnia się palniki wysokiego i niskiego ciśnienia. Palnik nie może być zanieczyszczony olejem ani smarem. Aby zapalić palnik należy najpierw otworzyć zawór do tlenu następnie do acetylenu i zapalić palnik.
Obok palnika acetylenowo tlenowego stosuje się również palnik propanowo tlenowy funkcjonuje on bardzo podobnie z tą różnicą, że propan jest gazem tańszym dlatego też chętniej używanym. Jednakże przy użyciu propanu czas nagrzewania krawędzi materiały przed cięciem jest nieco dłuższy w porównaniu do acetylenu.
Podczas przygotowywania palnika do cięcia bez względu, czy jest używany do cięcia acetylen, czy też propan należy zachować odpowiednią kolejność odkręcania zaworów na palniku. Najpierw należy odkręcić pierwszy zawór z tlenem, który będzie zasysał acetylen bądź propan (w zależności od gazu używanego do cięcia), następnie odkręcany zostaje zawór z gazem roboczym i następuje podpalenie mieszanki wylatującej z palnika. Po ustawieniu odpowiedniego płomienia nagrzewa się krawędź ciętego metalu i po nagrzaniu odkręca się drugi zawór tlenu po czym przystępuje się do cięcia.
Cięcie plazmą polega na topieniu i wyrzucaniu metalu ze szczeliny cięcia silnie skoncentrowanym plazmowym łukiem elektrycznym jarzącym się między elektrodą nietopliwą, a ciętym przedmiotem. Elektroda nietopliwa wykonana jest z miedzi z wprasowaną płytką porcelanową i jest bardzo intensywnie chłodzona. Przy pomocy łuku plazmowego można ciąć praktycznie wszystkie metale, od aluminium po stal nierdzewną. Plazma jako gazu pomocniczego używa miedzy innymi powietrza, argonu lub azotu.
Przebieg ćwiczenia
Zapoznanie się z zasadami BHP przy cięciu termicznym. Omówienie budowy i zasady działania takich elementów stanowiska jak: butla tlenowa, acetylenowa i propanowa zawory, reduktory i palniki do spawania i cięcia oraz urządzenia do cięcia plazmą. Zapłon palnika i regulacja płomienia. Wykonanie cięcia.
4. Wnioski
Zalety cięcia plazmą
Znaczne prędkości
Podczas cięcia blacha nie nagrzewa się dzięki czemu nie odkształca się i nie zmienia struktury
Niewielka szczelina cięcia
Gładka i czysta powierzchnia cięcia
Umożliwia cięcia każdego materiału
Wady cięcia plazmą
Duży hałas
Duża ilość gazów i dymu
W zależności od materiału i jego grubości na krawędzi wycinanego metalu nie zawsze tworzy kąt prosty
Zalety cięcia gazami
Jest to metoda stosunkowo tania (szczególnie cięcie za pomocą propanu)
Wady cięcia gazami
Odkształcenie materiału pod wpływem ciepła
Zmiany w strefie wpływu cięcia
Nierówna krawędź cięcia