Temat : Cięcie termiczne

Wydział: Mechaniczny Technologiczny

Kierunek: MiBM

Grupa: 3

Semestr: V

Dawid Majcherek

CIĘCIE TERMICZNE

To rozdzielanie materiału za pomocą strumienia ciepła. W zależności od metody, proces rozdzielenia jest albo skutkiem spalenia w tlenie metalu w szczelinie cięcia i wydmuchnięcia tlenków, albo stopienia, ewentualnie odparowania metalu, a następnie usunięcia frakcji ciekłej i gazowej przez strumień gazu.

Metody cięcia termicznego można podzielić na dwie grupy:

1. Cięcie przez spalanie, które wymaga zastosowania w procesie strumienia czystego tlenu i jest ograniczone do metali, które spełniają określone warunki. Wyróżnić tu można cięcie tlenem, tlenowo - proszkowe, lancą, łukowe, cięcie elementów grubościennych cięcie o podwyższonej wydajności.

2. Cięcie przez topienie, stosowane w przypadku metali, które nie spełniają wymagań umożliwiających cięcie tlenem. Wówczas zamiast spalania metalu w tlenie należy go podgrzać do temperatury topnienia lub odparować i usunąć stopiony metal oraz jego pary ze szczeliny cięcia. Konieczna jest do tego nadzwyczaj wysoka koncentracja ciepła, niemożliwa do osiągnięcia przy zastosowaniu klasycznych palników, spalających mieszanki gazowe. Do tej grupy zaliczyć można: cięcie plazmowe, laserowe, drążenie wiązką elektronów.

CIĘCIE GAZOWE

Jest to dzielenie metalu przez jego miejscowe w strumieniu czystego tlenu, przy współdziałaniu źródła ciepła, najczęściej płomienia gazowego. Miejsce rozpoczęcia cięcia musi być podgrzane do temp. zapłonu, tj. do temperatury ok. 1300-1350°C dla stali niskowęglowych niskowęglowych niskostopowych.

Warunki konieczne do wykonania cięcia:

1. Temperatura zapłonu metalu z tlenem powinna być niższa od temperatury topnienia metalu (w przeciwnym razie występuje wytapianie, a nie spalanie),

2. Temperatura topnienia tlenków powinna być niższa od temperatury topnienia przecinanego metalu,

3. Powstające tlenki powinny być ciekłe w temperaturze reakcji spalania,

4. Reakcja chemiczna łączenia metalu z tlenem musi być egzotermiczna, a przewodnictwo cieplne metalu niezbyt duże, aby wytworzyć na wąskiej przestrzeni wystarczającą ilość ciepła.

Materiałami, które mogą być cięte tlenem są : stale węglowej niskostopowe. Wzrost zawartości węgla i składników stopowych, takich jak chrom i krzem utrudnia proces cięcia. Nie jest możliwe, prócz metod specjalnych cięcie żeliwa, stali wysokostopowych i metali

nieżelaznych. Zawartość węgla w stali do 0,7% nie stwarza trudności podczas cięcia. Powyżej 0,7% cięcie jest trudniejsze, dlatego wymagane jest dodatkowo podgrzewanie do temp. ok. 200°C.

Do cięcia używa się zazwyczaj palników uniwersalnych, które również służą do spawania (po nałożeniu nasadki do cięcia). Palniki te umożliwiają cięcie stali w zakresie grubości 3-300mm. Oprócz cięcia ręcznego w zakładach pracy na dużą skalę stosowane jest cięcie maszynowe (automaty przegubowe, wysięgnikowe lub portalowe).

CIĘCIE PLAZMĄ

Polega na wytapianiu szczeliny w przedmiotach metalowych strumieniem plazmy. Cięcie plazmą polega na wykorzystaniu bardzo wysokiej temperatury plazmy oraz bardzo dużej prędkości wylotowej gazów, wychodzących z dyszy palnika plazmowego do wytapiania i wydmuchiwania metalu ze szczeliny cięcia.

Rodzaje palników plazmowych do cięcia:

1. Palnik z łukiem wewnętrznym (niezależnym) – są mniej wydajne ze względu na duże odprowadzanie ciepła przez dyszę chłodzoną wodą. Palniki takie stosowane są do cięcia materiałów nie przewodzących prądu elektrycznego i do cięcia cienkich blach jak i również do metalizacji.

2. Palnik z łukiem zewnętrznym (zależnym) – powszechnie stosowane do cięcia. Podobnie jak przy palnikach do spawania, w palnikach do cięcia łuk pomocniczy umożliwia zajarzenie łuku głównego. Zajarzenie się łuku pomocniczego odbywa się w osłonie gazu Ar (argon), ale proces cięcia realizowany jest najczęściej przy użyciu gazów plazmowych. Materiały, które można ciąć plazmą: Al, Cu i stale wysokostopowe do grubości 100mm.

Nowy rozwiązaniem cięcia plazmowego jest wykorzystanie powietrza jako gazu plazmowego. Palnik w tym przypadku posiada inną katodę nie wolframową, tylko miedzianą z wprasowaną wkładką cyrkonową. Trwałość takiej katody zależy przede wszystkim od intensywności chłodzenia jej wodą. Powietrze do palnika dostarczane jest pod ciśnieniem 0,3 – 0,35MPa, a jego zużycie wynosi 50-80 l/min. W porównaniu z cięciem tlenowym prędkość cięcia plazmowego powietrzem jest większa dla grubości poniżej 25mm.

Rys.1 Schemat cięcia plazmowego łukiem: a- niezależnym, b- zależnym (1- elektroda, 2- dysza plazmowa, 3- wlot gazu plazmowego, 4- plazma, 5- metal przecinany).

Krajowy palnik do cięcia powietrzem umożliwia cięcie blach o grubości do 50mm. Grubość cięcia przedmiotów przy użyciu palników plazmowych zależy przede wszystkim od mocy urządzenia, prędkość cięcia natomiast od rodzaju gazu plazmowego.