PlaZma

Proces Cięcia

Metoda cięcia plazmowego to najbardziej uniwersalna z trzech metod przedstawionych tutaj. Wysokoenergetyczny strumień plazmy jest używany do miejscowego topienia ciętego materiału. Wewnątrz geometrii palnika wcześniej obojętny gaz jest przekształcany w gorącą plazmę poprzez jonizację elektryczną, która uwalnia dużą energię kinetyczną jako płonący łuk elektryczny między elektrodą a obrabianym elementem przez wąską, najczęściej chłodzoną wodą dyszę na przednim końcu palnika. Dzięki przekształceniu fizycznemu plazma do cięcia osiąga temperatury powyżej 30 000°C.

Gazem tworzącym plazmę jest zasadniczo azot, mieszaniny azotu i wodoru, mieszaniny argonu i wodoru, ale bardzo często po prostu sprężone powietrze. Procesy cięcia plazmowego są właściwe dla wszystkich materiałów przewodzących prąd elektryczny; szczególna odmiana tego procesu umożliwia także rozdzielanie nieprzewodzących materiałów izolacyjnych, takich jak tworzywa sztuczne.

Wiązka gorącej plazmy topi materiał i usuwa nieparującą część roztopionego materiału z szczeliny kształtowanej podczas przesuwania do przodu palnika plazmowego nad obrabianym elementem. Ze względu na dużą liczbę parametrów (prąd cięcia, dysza palnika, prędkość cięcia, skład gazu, odległość łuku plazmowego od obrabianego elementu itd.) proces umożliwia indywidualne dostosowanie. Jednak ze względu na poziom złożoności metoda ta wymaga także doświadczenia operatorów.

Cięcie plazmowe jest często używane ręcznie w prostej formie, a zmienne parametry prądu elektrycznego zapewniają doskonałą kontrolę, dzięki której automatyczne wykorzystanie w maszynach do cięcia CNC jest normą, w szczególności w zakresie prądu cięcia powyżej 100 A.

Ręczne cięcie plazmowe jest szeroko stosowane do separacji złomu, wycofywania z eksploatacji instalacji chemicznych i w rzemiośle, a także w produkcji małych serii
i w przemyśle stoczniowym. W formie ręcznej i automatycznej proces jest używany do żłobienia zużytych warstw funkcjonalnych przygotowywanych do regeneracji. Wariant automatyczny można napotkać wszędzie, gdzie dowolne materiały metaliczne są cięte jako półprodukty, na przykład w stoczniach, w produkcji kontenerów, w produkcji konstrukcji stalowych i w budowie ciężkich maszyn.

 

WIĄZKA LaserOWA

Proces Cięcia

Wiązka laserowa jest używana do rozdzielania praktycznie wszystkich materiałów, np. stali, metali nieżelaznych, tworzyw sztucznych, ceramiki, drewna itd. Jednak ekonomiczny limit grubości wynosi maksymalnie 50 mm dla stali wysokostopowych i 25 mm dla stali bez- i niskostopowych oraz metali nieżelaznych. Do wytwarzania wiązki używane są lasery gazowe CO2, a także lasery tarczowe, światłowodowe i diodowo-półprzewodnikowe. W zastosowaniach przemysłowych występują trzy różne warianty procesu, stosowane zależnie od materiału do cięcia.

Proces cięcia wiązką laserową — jako proces cięcia tlenowo-paliwowego — wykorzystuje wiązkę tlenu tnącego do przekształcania materiałów bez- i niskostopowych w żużel o wysokiej lepkości. Spalanie materiału i wydmuchiwanie żużlu z przecięcia są wykonywane analogicznie do procesu cięcia płomieniem, przy czym materiał jest podgrzewany do temperatury zapłonu przy użyciu energii lasera.

Wiązka laserowa powoduje topienie materiału (stale wysokostopowe i metale nieżelazne), analogicznie do procesu cięcia plazmowego, na całej grubości, przy czym wykorzystuje energię lasera zamiast łuku plazmowego. Stopiony materiał jest wydmuchiwany z szczeliny przez ciśnienie gazu (azot obojętny, rzadko także gaz obojętny). Korzystne dla cięcia stali wysokostopowych jest powstawanie gładkich krawędzi cięcia dzięki obojętności gazu tnącego.

W przypadku tworzyw sztucznych i materiałów organicznych stosowany jest wariant cięcia wiązką lasera z sublimacją. Wysoka gęstość energetyczna wiązki lasera powoduje parowanie (sublimację) materiału. Powstające ciśnienie pary usuwa parujący materiał z szczeliny, często z pomocą obojętnego gazu tnącego (azotu).

Proces cięcia wiązką laserową i jego warianty są stosowane w wysoce zautomatyzowanych procesach produkcji, we wszystkich obszarach o wysokich wymaganiach dotyczących jakości i dokładności cięcia. Jest to warte wysiłku pomimo bardzo wysokich kosztów kapitałowych i energetycznych ze względu na bardzo ograniczone koszty części eksploatacyjnych w stosunku do cięcia plazmowego i niemal pełną swobodę ponownej obróbki.

 

 

MIESZANKA GAZOWA

Proces Cięcia

Tego rodzaju cięcie termiczne jest stosowane w przypadku większej grubości materiałów do cięcia, w praktyce od 15 mm. W przypadku powierzchni o grubości 35 mm cięcie tlenowo-paliwowe jest jedyną możliwą technologia.

W przypadku cięcia gazowego płomień stanowi źródło cięcia. Acetylen, propan, gaz ziemny lub ich mieszaniny mogą być wykorzystywane jako paliwo gazowe do cięcia. W celu rozpoczęcia procesu materiał do cięcia jest rozgrzewany do temperatury zapłonu płomieniem ogrzewającym lub podgrzewającym, a jednocześnie powierzchnia jest oczyszczana z wszelkich nieczystości, takich jak rdza, kamień itd. Po osiągnięciu temperatury zapłonu strumień tlenowo-paliwowy zostaje włączony, a reakcja egzotermiczna wypala materiał na linii strumienia gazu na głębokość obrabianego elementui w kierunku przesuwania wiązki.

W ramach tego procesu materiał jest wypalany do wysoce płynnego żużlu o niskiej temperaturze topnienia, który jest wydmuchiwany od dołu szczeliny przez ciśnienie strumienia tnącego. W przypadku tej metody decydującym czynnikiem jest to, że temperatura zapłonu materiału i temperatura topnienia żużlu są niższe niż temperatura topnienia samego materiału. Ponadto zasadniczo ważne dla procesu jest to, aby żużel miał niską lepkość (był ciekły) i aby przewodzenie ciepła przez materiał do cięcia było jak najniższe. Dla przykładu, idealnymi materiałami do cięcia są Stal miękka, niskostopowa, staliwo i tytan natomiast nie nadają się do tego procesu materiały takie jak miedź czy stopy aluminium.

Osiągalna prędkość cięcia zależy od materiału, jego grubości i rodzaju gazowów. Przy optymalnej regulacji pionowy strumień iskier pojawia się na spodzie obrabianego elementu.

Ręczne cięcie gazowe jest szeroko stosowane do separacji złomu, demontażu instalacji przemysłowych, w rzemiośle i w przemyśle stoczniowym. Wersję automatyczną można napotkać wszędzie, gdzie materiały żelazne są cięte jako półprodukty, na przykład w stoczniach, w produkcji konstrukcji stalowych i w budowie ciężkich maszyn.