Cắt nhiệt kim loại (Có sơ đồ)
Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về quá trình cắt nhiệt kim loại với sự trợ giúp của các sơ đồ phù hợp.
Cắt nhiệt là một nhóm các quá trình trong đó nhiệt của hồ quang điện, năng lượng bức xạ hoặc phản ứng tỏa nhiệt được sử dụng để làm nóng chảy hoặc oxy hóa kim loại ở tốc độ tăng tốc để đạt được vết cắt. Có một số quy trình sử dụng nhiệt của hồ quang để cắt kim loại và chúng bao gồm hồ quang kim loại được che chắn, hồ quang carbon không khí, hồ quang plasma, hồ quang vonfram khí và hồ quang kim loại khí.
Chùm tia điện tử và chùm tia laser sử dụng năng lượng bức xạ để đạt được sự cắt kim loại. Ngọn lửa khí oxy-nhiên liệu kết hợp với tia oxy được sử dụng để bắt đầu và duy trì phản ứng oxy hóa tỏa nhiệt tạo ra đủ nhiệt và ảnh hưởng đến sự phân chia của các kim loại đặc biệt là các hợp kim sắt có hàm lượng carbon thấp. Trong số các quá trình này oxy-acetylene, hồ quang carbon không khí và hồ quang plasma là ba quá trình cắt nhiệt chính được sử dụng trong ngành công nghiệp.
Quá trình cắt ngọn lửa oxy-axetylen, được phát minh vào năm 1887, là quy trình được sử dụng nhiều nhất để cắt thép cacbon thấp kinh tế và tốc độ cao. Trong quy trình này, một mỏ hàn cắt khí, như trong hình 2.58, có một số điểm tương đồng với mỏ hàn khí được sử dụng.
Đèn cắt khí không chỉ cung cấp phương tiện để thu được ngọn lửa oxy-axetylen mà còn có một lối đi được điều khiển bằng đòn bẩy riêng biệt để cung cấp một tia khí oxy tinh khiết áp suất cao, tác động lên kim loại nóng để gây ra quá trình oxy hóa và sinh nhiệt theo phản ứng sau .
Nhiệt 3Fe + 20 2 → Fe 3 O 4 + (1120 KJ / mol)
Tuy nhiên, việc bắt đầu phản ứng chỉ có thể xảy ra nếu kim loại cần cắt đã đạt được nhiệt độ đánh lửa từ 870 ° C trở lên đối với thép. Một khi phản ứng được bắt đầu, ngọn lửa chỉ được yêu cầu để duy trì nó để ngọn lửa trung tính có năng lượng thấp được sử dụng. Kim loại bị oxi hóa (Fe 3 O 4 ) có điểm nóng chảy thấp hơn điểm biệt danh của thép, do đó vết cắt đạt được nhanh hơn so với khi nóng chảy.
Các tia oxy cũng giúp thổi bay kim loại bị oxy hóa hoặc xỉ ra khỏi vết cắt hoặc kerf.
Về mặt thương mại, quá trình cắt oxy-axetylen được sử dụng rộng rãi để cắt thép hợp kim nhẹ và thấp cho các vết cắt thẳng hoặc đường viền cũng như để chuẩn bị cạnh cho hàn. Nó cũng tìm thấy một ứng dụng hạn chế trong việc cắt gang và thép không gỉ, ví dụ như trong các xưởng đúc để loại bỏ cổng và riser, v.v. khỏi vật đúc.
Quá trình hồ quang carbon không khí sử dụng nhiệt được tạo ra bởi một hồ quang điện giữa một thanh than chì và phôi để làm nóng chảy kim loại và thổi nó ra khỏi vết cắt bằng khí nén cũng có thể oxy hóa một phần vật liệu và do đó giúp làm giảm điểm nóng chảy của nó. Máy bay phản lực khí nén thường đi theo vòng cung để thổi ra kim loại nóng chảy như trong hình 2.59.
Quá trình này được sử dụng để cắt hoặc chia và cắt kim loại. Hầu hết các nguồn năng lượng hàn hồ quang tiêu chuẩn, cả ac và dc, với điện áp mạch mở 60 volt có thể được sử dụng để cắt hồ quang carbon không khí. Các điện cực dài 150 đến 300 mm được sử dụng thay đổi từ 4 đến 25 mm đường kính. Cả hai điện cực tráng trần và đồng được sử dụng, tuy nhiên loại thứ hai tìm thấy sử dụng rộng rãi hơn vì tính đồng nhất rãnh tốt hơn mà chúng đạt được. Áp suất không khí được sử dụng là 55 đến 70 N / cm 2 với tốc độ dòng khí từ 85 đến 1415 lít mỗi phút.
Quá trình hồ quang carbon không khí được sử dụng rộng rãi để cắt, chuẩn bị cạnh và để loại bỏ kim loại mối hàn bị lỗi. Nó cũng được sử dụng để cạo các vật kim loại.
Trong hồ quang plasma, một kim loại được tách ra bằng cách nung chảy bằng một luồng khí nóng có tốc độ cao bị ion hóa. Thiết bị sử dụng tương tự như thiết bị được sử dụng cho hàn hồ quang plasma, tuy nhiên áp suất khí cao hơn so với sử dụng trong hàn.
Đèn pin cắt hồ quang plasma thuộc loại plasma được chuyển với phần công việc được nối với cực dương của nguồn điện dc, như trong hình 2.60. Nguồn điện được sử dụng là loại đặc trưng volt-ampere rủ xuống với dải điện áp mạch mở từ 120 đến 400 volt. OCV cao hơn được sử dụng để cắt các phần dày hơn. Phạm vi hiện tại đầu ra cần thiết thường là 70 đến 1000 ampe.
Khí được sử dụng để sản xuất phản lực plasma phụ thuộc vào kim loại cần cắt, ví dụ, thép carbon có thể được cắt bằng khí nén trong khi hầu hết các kim loại màu có thể được cắt bằng cách sử dụng nitơ, hydro, argon hoặc hỗn hợp của chúng.
Hầu như tất cả các kim loại có thể được cắt bằng cách cắt hồ quang plasma nhưng nó đặc biệt phù hợp để cắt nhôm và thép không gỉ. Nó cũng có thể được sử dụng để cắt chồng, cắt hình và vát tấm.
Ngoài ba phương pháp cắt được mô tả ở trên, các phương pháp cắt nhiệt khác đôi khi cũng được sử dụng cho các ứng dụng cụ thể, ví dụ, quy trình hồ quang kim loại được che chắn có thể được sử dụng thay vì hồ quang carbon để cạo. Tuy nhiên, điều này liên quan đến việc sử dụng dòng điện cao hơn so với hàn mặc dù các thiết bị được sử dụng về cơ bản vẫn giống nhau cho cả hàn và cắt.
Chùm tia điện tử và chùm tia laser cũng có thể được sử dụng để cắt kim loại nhưng việc sử dụng chúng bị hạn chế do chi phí thiết bị ban đầu cao.
