Techniki rozdziału metali. Precyzyjne cięcie

zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

W zależności od charakteru prowadzonych prac może to być cięcie złomowe i w tym przypadku nie będzie nam zależało na jakości Techniki rozdziału metaliciętych krawędzi. W innych okolicznościach za pomocą cięcia przygotowywać będziemy fragmenty elementu metalowego do dalszej obróbki (spawanie, lutowanie, klejenie, skręcanie itp.). W zasadzie w pracach warsztatowych spośród spawalniczych technologii cięcia stosowane jest cięcie tlenowe oraz plazmowe.
Obie metody są niezupełnie zastępowalne, a każda z nich jest predestynowana do określonych zastosowań. Na rys. 1 schematycznie przedstawiono zastosowanie cięcia plazmowego i tlenowego. Jak widać na wykresie, za pomocą tlenu jesteśmy w stanie ciąć jedynie stale niestopowe i tytan (tylko złomowo) i to dopiero grubości powyżej 5 mm zapewniają dobrą jakość cięcia. Oczywiście jesteśmy w stanie dokonać podziału elementów, np. z żeliwa, ale wówczas nie można mówić o cięciu, a jedynie o wytapianiu szczeliny na całej grubości materiału ciętego, zaś jakość tak otrzymanych krawędzi ciętych wymaga stosowania dodatkowo obróbki mechanicznej. Maksymalna grubość cięcia tlenem stali niestopowej dochodzi, przy zastosowaniu specjalnych dysz, do 2000 mm. Dużo szerszy zakres rodzajów materiałów można ciąć plazmowo.
Jedynym ograniczeniem jest tutaj grubość ciętego materiału, który w zasadzie nie przekracza 150 mm, a dobrą jakość krawędzi ciętych uzyskuje się przy grubościach do 100 mm. Wyjątek stanowi miedź, dla której zakres grubości jest nieco mniejszy. Żadnej z wymienionych metod nie możemy stosować do cięcia mosiądzów (stop miedzi z cynkiem) ze względu na intensywne parowanie cynku, natomiast brązy (stopy miedzi z innymi metalami) można ciąć plazmowo.Techniki rozdziału metali

Cięcie tlenowe
Cięcie tlenem jest procesem, w którym metal podgrzewany jest płomieniem (przeważnie tlenowo-acetylenowym) do temperatury jego zapłonu, a następnie spalany jest w strumieniu tlenu. Jednym z głównych warunków spalania metalu w tlenie jest to, aby temperatura zapłonu metalu była niższa od temperatury jego topnienia oraz temperatura topnienia tlenków ciętego metalu była niższa od temperatury topnienia tego metalu. Te dwa warunki sprawiają, że możliwości cięcia tlenem są ograniczone w zasadzie tylko do stali niestopowej (temperatura zapłonu żelaza wynosi 1050°C i mocno rośnie wraz ze wzrostem zawartości węgla, tak że przy 0,25% C wynosi już 1250°C) i tytanu (w przypadku tytanu mówimy wyłącznie o cięciu złomowym). W związku z powyższym cięcie żeliwa oraz stali wysokostopowych bez stosowania specjalnych zabiegów jest już w zasadzie niemożliwe.

Do cięcia tlenem, oprócz gazów, tlenu, acetylenu lub propanu, potrzebujemy specjalny palnik do cięcia, którego zadaniem jest utworzenie płomienia podgrzewającego poprzez zmieszanie tlenu z acetylenem w odpowiedniej proporcji oraz doprowadzenie do obszaru cięcia koncentrycznego strumienia tlenu tnącego. Schematycznie proces cięcia przedstawiono na rys. 2.

Sam proces cięcia odbywa się następująco. W palniku płomień podgrzewający zapala się tak jak w palniku do spawania. Następnie, bez zbliżania palnika do ciętego metalu, otwierana jest dysza tlenu tnącego. Zwiększenie poboru tlenu powoduje zachwianie proporcji tlenu z acetylenem w płomieniu podgrzewającym i jego rozregulowanie. Należy wówczas znów go wyregulować bez zmiany położenia zaworu tlenu tnącego. Następnie zamykamy zawór tlenu tnącego, zbliżamy palnik do miejsca, w którym rozpocznie się proces cięcia i podgrzewamy powierzchnię elementu. Odległość jądra płomienia podgrzewającego od powierzchni ciętej powinna wynosić 2¸4 mm. Ponowne otwarcie zaworu tlenu tnącego i rozpoczęcie procesu cięcia odbywają się w momencie uzyskania temperatury zapłonu metalu ciętego. Świadczą o tym pojedyncze iskry pojawiające się na powierzchni metalu w miejscu podgrzewania. Dobór parametrów ciśnienia gazów oraz numer dyszy tnącej w zależności od grubości elementu ciętego podaje zawsze producent palnika.

Cięcie plazmoweTechniki rozdziału metali
Zdecydowanie łatwiejszym w realizacji, w porównaniu z cięciem tlenowym, jest proces cięcia plazmowego. Również asortyment możliwych do przecięcia materiałów jest znacznie szerszy. W zasadzie możemy przeciąć każdy metal, ponieważ w przypadku cięcia plazmowego metal jest stapiany i wyrzucany ze szczeliny cięcia silnie skoncentrowanym łukiem plazmowym, a więc temperatury topnienia czy zapłonu metalu nie odgrywają tutaj żadnej roli. Niestety w tym wypadku potrzebny jest już bardziej zaawansowany sprzęt.
W skład stanowiska do cięcia plazmowego wchodzą: źródło prądu dedykowane do ciecia plazmowego, specjalny uchwyt do cięcia plazmowego oraz butla z gazem plazmowym (gazami plazmowymi mogą być argon, azot, powietrze), choć są dostępne małe urządzenia przenośne umożliwiające cięcie blach stalowych o grubościach nawet do 8 mm bez konieczności zasilania uchwytu gazem plazmowym podawanym z butli. W związku z powyższym w warunkach „polowych” zastosowanie cięcia plazmowego będzie niemożliwe. Należy jednak pamiętać, że cięcie plazmowe jest zdecydowanie wydajniejszą metodą aniżeli cięcie tlenem, zapewniającą przy tym dużą jakość krawędzi ciętych.

dr inż. Maciej Różański

Rys. 1. Obszary zastosowań cięcia plazmowego i tlenowego. Obszary niezakolorowane wskazują zakres grubości, przy których jakość cięcia jest już niska, ale cięcie jest nadal możliwe.
Rys. 2. Schemat procesu cięcia tlenem (a) oraz realizacja procesu cięcia tlenem blachy stalowej (b).
Rys. 3. Schemat cięcia plazmowego (a) oraz realizacja cięcia plazmowego rury (b).

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij