Quy trình cắt hồ quang kim loại: 6 quy trình

Bài viết này đưa ra ánh sáng trong sáu quá trình cắt hồ quang hàng đầu của kim loại. Các quy trình là: 1. Cắt hồ quang carbon 2. Cắt hồ quang không khí 3. Cắt hồ quang kim loại 4. Cắt hồ quang khí kim loại (GMA) 5. Cắt hồ quang khí (GTA) 6. Cắt hồ quang plasma.

Quy trình cắt hồ quang # 1. Cắt hồ quang carbon:

Trong cắt hồ quang carbon, điện cực carbon hoặc than chì được sử dụng để làm nóng chảy kim loại để đạt được vết cắt như trong hình 19.11. Các điện cực than chì cho phép mật độ dòng điện cao hơn, duy trì độ sắc nét trong thời gian dài hơn và tạo ra một vết cắt gọn gàng hơn các điện cực carbon. Nguồn điện trực tiếp được sử dụng với điện cực được nối với phía âm của mạch. Bảng 19.3 đưa ra ước tính gần đúng về tốc độ cắt tấm thép bằng điện cực than chì.

Vị trí phù hợp nhất để cắt hồ quang là hạ cấp hoặc thẳng đứng để cho phép kim loại nóng chảy dễ dàng chảy ra khỏi vết cắt. Các kerf kết quả thường là thô với các cạnh hợp nhất. Sự gồ ghề của kerf được quy cho việc nhảy vòng cung từ bên này sang bên khác. Nhược điểm khác của cắt hồ quang carbon là vết cắt rộng tới 25 mm, tỷ lệ cắt thấp trên các phần nặng, lượng carbon đáng kể do kerf thu được gây ra độ cứng tăng và do đó khó khăn khi gia công và yêu cầu dòng điện cao.

Cắt hồ quang carbon có thể được sử dụng để cắt sản phẩm gang, thép hợp kim và kim loại màu; tuy nhiên quá trình này không có nhiều ý nghĩa công nghiệp.

Quy trình cắt hồ quang # 2. Cắt hồ quang bằng không khí:

Phương pháp cắt hồ quang carbon không khí để cắt kim loại bằng cách nung chảy kim loại bằng hồ quang điện và loại bỏ nó bằng một luồng không khí. Một máy bay phản lực tốc độ cao di chuyển song song với điện cực carbon đập vào bể kim loại nóng chảy ngay sau vòng cung và thổi bay kim loại nóng chảy. Hình 19.12 cho thấy các tính năng cơ bản của quy trình. Điện cực carbon được giữ trong một giá đỡ được thiết kế đặc biệt có chứa các lỗ thông qua đó các tia khí nén thổi dọc và phía sau điện cực.

Quy trình cắt hồ quang # 3. Cắt hồ quang kim loại:

Trong quy trình cắt hồ quang kim loại, việc cắt được thực hiện bằng cách nung chảy hồ quang giữa điện cực và phôi; vật liệu nóng chảy được loại bỏ bởi lực hấp dẫn. Khi các điện cực được che phủ được sử dụng để cắt, quá trình này được gọi là cắt hồ quang kim loại (SMA) được che chắn.

Các thiết bị cần thiết là thiết bị hàn hồ quang kim loại được che chắn tiêu chuẩn. Trong SMA cắt vật liệu lõi có thể là bất kỳ thép cacbon thấp nào, thậm chí không phù hợp để hàn, vì các tạp chất trong kim loại lõi ít ​​gây ra hậu quả. Nên ưu tiên cho các lớp phủ thâm nhập sâu như lớp phủ xenlulo. Một điện cực đường kính tương đối nhỏ nên được sử dụng với điện cực dc âm.

Lớp phủ làm chậm quá trình nóng chảy của điện cực, ổn định hồ quang và hoạt động như một chất cách điện ngăn không cho hồ quang bị ngắn lại với thành bên khi điện cực được đưa vào vết cắt. Nếu lớp phủ điện cực được làm ướt bằng cách nhúng vào nước, tốc độ tiêu thụ điện cực sẽ giảm xuống để có thể cắt được nhiều chiều dài hơn trên mỗi điện cực.

Trong loại bỏ SMA, dòng điện được đặt cao hơn nhiều so với thông thường được sử dụng để hàn. Điều này dẫn đến một hồ nóng chảy lớn rơi xuống làm cho vết cắt. Trên vật liệu dày, cần phải có hành động cưa để tạo ra vết cắt và cho phép kim loại nóng chảy rơi ra như trong hình 19, 14.

Việc cắt được tạo ra bởi cắt SMA là thô nhưng vượt trội so với cắt hồ quang carbon; vết cắt hẹp với chiều rộng xấp xỉ bằng đường kính điện cực. Nó được sử dụng chủ yếu cho các công việc thô như cắt phế liệu, cắt đinh tán và xỏ lỗ.

Quy trình cắt hồ quang # 4. Cắt kim loại khí (GMA):

Trong quá trình này, thiết bị hàn hồ quang kim loại khí thông thường được sử dụng và nhiệt để cắt được lấy từ hồ quang điện được hình thành giữa một dây điện cực được cấp liên tục và phôi, thường có che chắn khí trơ. Arc được sản xuất giữa phía trước của dây và cạnh kerf tiến. Lực do dòng khí che chắn và hiệu ứng từ điện cực đẩy kim loại nóng chảy ra khỏi kerf. Quá trình này có thể được sử dụng trong tất cả các vị trí cắt nhưng nó hầu như không có ý nghĩa công nghiệp.

Quy trình cắt hồ quang # 5. Cắt hồ quang khí (GTA):

Trong quá trình này, quá trình cắt được thực hiện bằng một hồ quang giữa điện cực vonfram và công việc sử dụng cùng một thiết bị được sử dụng để hàn hồ quang vonfram khí (GTAW). Việc cắt được thực hiện bằng cách tăng mật độ hiện tại lên trên mức cần thiết cho điều kiện hàn tốt và với tốc độ dòng chảy của khí bảo vệ tăng lên.

Vận tốc của tia khí thổi bay kim loại nóng chảy tạo thành kerf. Một hỗn hợp khí che chắn gồm 65% argon và 35% hydro thường được sử dụng. Nitơ có thể được sử dụng với điều kiện phòng ngừa đầy đủ được thực hiện để loại bỏ khói độc hại hình thành trong quá trình hoạt động.

Tốc độ điển hình để cắt GTA là 1 đến 1, 5 m / phút trên nhôm dày 3 mm và 0-5 đến 1 m / phút trên thép không gỉ dày 3 mm. Hiện tại được sử dụng là 200 lo 600 A để cắt thép không gỉ và nhôm dày tới 13 mm.

Chất lượng cắt dọc theo kerf là ​​tốt và thường không yêu cầu hoạt động hoàn thiện tiếp theo. Quá trình này có thể được sử dụng để cắt thép không gỉ dày tới khoảng 50 mm. Kim loại càng dày để cắt càng lớn thì dung sai phải cho phép trên chiều rộng cắt.

Mặc dù quy trình cắt GTA có thể được sử dụng để cắt bất kỳ kim loại nào trong các phần mỏng nhưng nó đã được thay thế bằng cắt hồ quang plasma và hiện ít có ý nghĩa công nghiệp trừ khi không có thiết bị cho các quy trình hiệu quả khác.

Quy trình cắt hồ quang # 6. Cắt hồ quang plasma:

Trong quá trình cắt hồ quang plasma (PAC), kim loại được cắt bằng cách nung chảy một khu vực cục bộ với hồ quang bị hạn chế và loại bỏ vật liệu nóng chảy bằng khí ion hóa nóng tốc độ cao gọi là phản lực plasma.

Việc cắt tia plasma tương tự như chế độ lỗ khóa của hàn plasma ngoại trừ việc không giống như hàn, lỗ khóa không được phép đóng lại phía sau hồ quang plasma. Vận tốc phản lực plasma rất cao do đó việc phóng kim loại nóng chảy rất dễ dàng.

Việc cắt hồ quang plasma được sử dụng chủ yếu trong chế độ hồ quang chuyển sử dụng hồ quang thí điểm để bắt đầu hồ quang plasma.

Có ba biến thể chính của quy trình PAC, cắt plasma hiện tại cao, cắt plasma hiện tại thấp và cắt plasma bằng phun nước hoặc che chắn nước. Thiết kế đèn pin plasma phụ thuộc vào sự thay đổi quá trình.

Chất lượng cắt Plasma:

Chất lượng của vết cắt plasma được xác định bởi độ mịn bề mặt, chiều rộng kerf, độ song song của các mặt cắt, độ vuông góc của vết cắt và độ sắc nét của các cạnh trên. Các yếu tố này được quyết định bởi vật liệu được cắt, thiết kế và thiết lập thiết bị và các biến vận hành.

Cắt chất lượng cao thường thu được với công suất vừa phải và tốc độ cắt thấp. Quá trình oxy hóa bề mặt gần như hoàn toàn thiếu với thiết bị PAC tự động modem sử dụng phun nước hoặc che chắn nước.

Trên thép không gỉ rất dày (> 180 mm), quy trình hồ quang plasma có ít lợi thế hơn so với cắt khí oxy-nhiên liệu về tốc độ và chiều rộng kerf mặc dù PAC sạch hơn đáng kể. Nhìn chung, chiều rộng kerf trong cắt plasma rộng hơn 1, 5 đến 2 lần so với chiều rộng kerf đối với cắt oxy-nhiên liệu.

Cắt hồ quang plasma thường dẫn đến cắt vát và góc vát ở cả hai mặt của vết cắt có xu hướng tăng theo tốc độ cắt. Kết quả làm tròn cạnh khi khoảng cách tắt của đèn pin quá lớn hoặc khi sử dụng quá nhiều năng lượng để cắt một tấm nhất định; nó cũng có thể là kết quả của việc cắt vật liệu tốc độ cao dày dưới 6 mm.

Các khuyến nghị vận hành điển hình để đạt được các vết cắt chất lượng cao để cắt plasma nhôm, thép không gỉ và thép carbon thấp được đưa ra trong các bảng 19.6, 19.7 và 19.8 tương ứng.

Xỉ hoặc xỉ là vật liệu oxy hóa hoặc nóng chảy được hình thành trong quá trình cắt nhiệt và dính vào cạnh dưới của tấm. Với các thiết bị cơ giới ngày nay, các vết cắt không có vết cắt có thể được sản xuất bằng nhôm và thép không gỉ cho độ dày lên đến 75 mm và trên thép carbon thấp lên đến khoảng 40 mm; tuy nhiên đối với thép carbon thấp, việc lựa chọn tốc độ và dòng điện là quan trọng hơn. Dross thường không thể tránh khỏi đối với các vết cắt được làm bằng vật liệu dày hơn.

An toàn:

Do máy bay phản lực plasma hoạt động bình thường với vận tốc gần bằng siêu âm, điều này dẫn đến độ ồn cao trong quá trình cắt hồ quang plasma. Do đó, người vận hành phải được bảo vệ không chỉ khỏi ánh sáng chói hồ quang, văng và khói mà còn từ mức độ ồn cao.

Ngoài quần áo bảo hộ thông thường, găng tay và mũ bảo hiểm, người điều khiển phải sử dụng thiết bị bảo vệ tai như nút tai. Khí thải cục bộ phải được cung cấp cho thông gió thích hợp. Ngoài những thứ này ra còn có hai phụ kiện an toàn phổ biến nhất được sử dụng cho PAC; họ là bàn nước và giảm âm.

Bàn nước là một bàn cắt thông thường chứa đầy nước lên đến bề mặt đáy của phôi được cắt. Sự nhiễu loạn được tạo ra trong nước do máy bay phản lực plasma giúp bẫy khói và vật liệu được loại bỏ khỏi kerf.

Bộ giảm âm nước là một thiết bị giúp giảm tiếng ồn. Đó là một vòi được gắn vào thân đèn pin tạo ra một màn nước bên dưới vòi phun. Nó luôn được sử dụng kết hợp với một bảng nước. Bức màn nước phía trên tấm (phôi) và nước che chắn tấm ở phía dưới kèm theo máy bay phản lực hồ quang plasma trong một lá chắn làm chết âm thanh.

Các ứng dụng:

Cắt hồ quang plasma có thể được sử dụng để cắt bất kỳ vật liệu bao gồm cả điện môi. Tuy nhiên, hầu hết các ứng dụng hồ quang chỉ giới hạn trong việc cắt thép cacbon, nhôm và thép không gỉ. Nó có thể được sử dụng để cắt stack, bevelling tấm, cắt hình và xuyên. Quá trình này có thể xử lý thành công với carbon và thép không gỉ dày tới 40 mm, với bàn là gang dày tới 90 mm, bằng nhôm và hợp kim của nó dày tới 120 mm và đồng dày tới 80 mm.

Những lợi thế kinh tế của PAC so với cắt oxy-axetylen rõ ràng hơn ở những vết cắt dài, liên tục được thực hiện trên một số lượng lớn hơn các mảnh. Các ứng dụng như vậy thường gặp trong đóng tàu, chế tạo bể chứa, xây dựng cầu và trung tâm cung cấp thép. PAC có thể được sử dụng ở tốc độ cắt cao mà không làm mất độ chính xác và dung sai cắt.

Ví dụ, kim loại có thể được cắt ở tốc độ 2-5 đến 3-8 m / phút có thể được cắt ở tốc độ tối đa 0-5 đến 0-63 m / phút bằng cách cắt oxy-axetylen. Tốc độ lên đến 7 m / phút có thể được sử dụng để cắt một số vật liệu mỏng; tốc độ như vậy rõ ràng là có thể chỉ với phương tiện tự động.

Tấm thép carbon trơn có thể được cắt nhanh hơn với quy trình cắt oxy-acetylene so với PAC nếu độ dày vật liệu khoảng 75 mm. Tuy nhiên, để cắt độ dày dưới 25 mm, PAC nhanh hơn gấp năm lần so với quy trình oxy-axetylen. Việc loại bỏ Stack Stack hiệu quả hơn so với cắt stack với quy trình oxy-acetylene.

Cắt hồ quang plasma cũng có thể được sửa đổi để cắt kim loại dưới nước.

Biến thể plasma hiện tại thấp đang trở nên phổ biến vì nó có thể được sử dụng bằng tay để cắt các vật liệu bao gồm thép không gỉ và nhôm để sản xuất và bảo trì. Gouging plasma hiện tại thấp cũng có thể được sử dụng để cứu vãn vật đúc bị lỗi.

Plasma hiện tại cao có thể được sử dụng để cắt bất kỳ vật liệu nào bằng thiết bị cắt hình dạng tự động nhưng đòi hỏi thiết bị tốc độ cao để đạt được lợi thế kinh tế của quy trình.

Việc cắt plasma phun nước không chỉ làm giảm khói và khói do quá trình plasma hiện tại cao mà còn cải thiện chất lượng của vết cắt trên hầu hết các vật liệu.