عمليات قطع القوس للمعادن: 6 عمليات

تلقي هذه المقالة الضوء على عمليات القطع القوسية الستة الأولى للمعادن. العمليات هي: 1. قوس الكربون قطع 2. قطع الهواء الكربون قوس 3. قطع معدنية قوس 4. قوس المعادن الغاز (GMA) قطع 5. الغاز التنغستن قوس (GTA) قطع 6. قطع البلازما القوس.

عملية قطع القوس # 1. قطع قوس الكربون:

في قطع القوس الكربوني ، يستخدم الكربون أو قطب الجرافيت لإذابة المعدن من أجل تحقيق القطع كما هو موضح في الشكل 19.11. تسمح أقطاب الجرافيت بكثافات تيار أعلى ، وتظل حادة لفترة أطول ، وتنتج قطعًا أفضل من أقطاب الكربون. يتم استخدام مصدر التيار المباشر الحالي مع القطب متصل بالجانب السلبي للدائرة. يقدم الجدول 19.3 تقديراً تقديريًا لمعدل قطع صفائح الصلب مع أقطاب الجرافيت.

إن الموضع الأكثر ملاءمة لقطع القوس هو downhand أو vertical-up للسماح للمعادن المنصهرة بالتدفق بسهولة من الخفض. الشقوق الناتجة عادة ما تكون خشنة مع حواف تنصهر. تعزى خشونة الشق إلى القفز بالقوس من جانب إلى آخر. العوائق الأخرى لقص القوس الكربوني هي قطع عريض يصل إلى 25 مم ، وانخفاض معدل القطع على الأجزاء الثقيلة ، ورفع الكربون بشكل ملحوظ من قبل الشق مما يتسبب في زيادة الصلابة وبالتالي صعوبات تصنيع لاحقة ومتطلبات عالية الحالية.

يمكن استخدام قطع القوس الكربوني لقطع المنتجات من الحديد الزهر وسبائك الفولاذ والمعادن غير الحديدية. لكن هذه العملية ليس لها أهمية صناعية كبيرة.

عملية قطع القوس # 2. قطع الهواء الكربون قوس:

تتكون طريقة القوس الكربوني لقطع المعادن من ذوبان المعدن بقوس كهربائي وإزالته بواسطة انفجار هواء. تسير طائرة نفاثة عالية السرعة متوازية مع إلكترود الكربون على المعدن المصهور خلف القوس وتطلق المعدن المنصهر. يوضح الشكل 19.12 الخصائص الأساسية للعملية. يقام قطب الكربون في حامل مصمم خصيصًا يحتوي على ثقوب تنفجر من خلالها الهواء المضغوط على طول القطب وخلفه.

عملية قطع القوس # 3. قطع القوس المعدني:

في عملية قطع القوس المعدنية يتم تحقيق القطع عن طريق ذوبان قوس بين القطب وقطعة العمل. تتم إزالة المادة المنصهرة بواسطة قوة الجاذبية. عند استخدام أقطاب كهربائية مغطاة للتقطيع ، فإن العملية تسمى القطع المعدني المقوس (SMA).

المعدات المطلوبة هي معدات اللحام بالقوس المعدني المحمي القياسي. في SMA فإن قطع المادة الأساسية قد يكون أي فولاذ منخفض الكربون ، حتى أنه غير مناسب للحام ، لأن الشوائب في المعدن الأساسي تكون قليلة التأثير. يجب إعطاء الأفضلية لطلاءات الاختراق العميقة مثل الطلاء السليلوزي. يجب استخدام قطب ذو قطر صغير نسبياً مع قطب كهربائي سالب.

يبطئ الطلاء ذوبان القطب ، يثبت القوس ويعمل كعامل يمنع القوس من القص مع الجدار الجانبي كما يتم تغذية القطب في الخفض. إذا أصبح طلاء القطب مبللاً بالغطس في الماء ، فإن معدل استهلاك القطب سوف ينخفض ​​بحيث يمكن قطع طول أكثر لكل قطب كهربائي.

في إعداد SMA يتم تعيين التيار أعلى بكثير من المعتاد في اللحام. هذا يؤدي إلى تجمع منصهرة كبيرة والتي تقع بعيدا جعل قطع. على المادة السميكة مطلوب إجراء المنشار لجعل القطع والسماح للمعدن المنصهر بالسقوط كما هو موضح في الشكل 19.14.

يعتبر القطع الناتج عن تقطيع SMA تقسيماً لكنه متفوق على تقطيع القوس الكربوني. قطع ضيق مع عرض يساوي تقريبا قطر القطر. يتم استخدامه في الغالب للعمل الخام مثل تقطيع الخردة وقطع البرشام وثقب الثقب.

عملية قطع القوس # 4. قوس المعادن الغاز (GMA) قطع:

في هذه العملية ، يتم استخدام معدات اللحام القوسي المعدني المعتادة ويتم الحصول على حرارة القطع من القوس الكهربائي الذي يتشكل بين سلك إلكترود متصاعد بشكل مستمر ومقطع العمل ، وعادة ما يكون بغطاء غاز خامل. يتم إنتاج القوس بين الجانب الأمامي للسلك وحافة الشق المتقدمة. القوة الناجمة عن تدفق الغاز التدريع والتأثيرات المغناطيسية القطب إخراج المعدن المنصهر من الشق. يمكن استخدام هذه العملية في جميع عمليات القطع ولكن ليس لها أي أهمية صناعية.

عملية قطع القوس # 5. قطع الغاز التنغستن قوس (GTA):

في هذه العملية يتم تحقيق القطع عن طريق القوس بين القطب التنغستن والعمل باستخدام نفس المعدات المستخدمة في لحام القوس التنغستن القوسي (GTAW). يتم إنجاز القطع عن طريق رفع الكثافة الحالية أعلى من تلك المطلوبة لحالات لحام جيدة ومع زيادة معدل تدفق غاز التدريع.

وتطلق سرعة النفاثة الغازية المعدن المنصهر لتشكيل الشق. يتم استخدام خليط الغاز التدريع من الأرجون 65 ٪ و 35 ٪ الهيدروجين بشكل عام. يمكن استخدام النيتروجين بشرط اتخاذ الاحتياطات الكافية لإزالة الأدخنة السامة المتكونة أثناء العملية.

السرعات النموذجية لقطع GTA هي 1 إلى 1.5 م / دقيقة على الألومنيوم 3 مم سميكة و 0-5 إلى 1 م / دقيقة على الفولاذ المقاوم للصدأ 3 مم سميكة. التيار المستخدم هو 200 lo 600 A لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم تصل إلى 13 ملم.

جودة القطع على طول الشق جيدة وغالبا ما لا تتطلب عملية الإنهاء اللاحقة. هذه العملية يمكن استخدامها لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ تصل إلى حوالي 50 ملم. كلما كان المعدن الأكثر سمكًا الذي يتم قطعه أكبر هو التسامح الذي يجب السماح به على عرض القطع.

على الرغم من أن عملية القطع GTA يمكن استخدامها لقطع أي معدن في المقاطع الرقيقة ولكن تم استبداله بقطع قوس البلازما وهو الآن ذو أهمية صناعية صغيرة إلا عندما تكون المعدات لعمليات أخرى أكثر كفاءة غير متوفرة.

عملية قطع القوس # 6. قطع البلازما القوس:

في عملية قطع القوس البلازمي (PAC) يتم قطع المعدن عن طريق إذابة منطقة موضعية بالقوس المحدود وإزالة المادة المنصهرة باستخدام غاز مؤين ذي سرعة عالية عالي يسمى نفاثة البلازما.

يشبه قطع البلازما النفاث طريقة ثقب المفتاح في لحام البلازما باستثناء أنه على عكس اللحام ، لا يُسمح للمفتاح بالوقوف خلف قوس البلازما. سرعة طائرة البلازما عالية جدا ، وبالتالي فإن طرد المعدن المنصهر سهل.

يتم استخدام تقطيع القوس البلازمي بشكل أساسي في وضع القوس المحول مستخدمًا قوسًا رائدًا لبدء قوس البلازما.

هناك ثلاثة اختلافات رئيسية في عملية PAC. ، قطع البلازما الحالية المرتفعة ، قطع البلازما الحالية المنخفضة ، وقطع البلازما مع حقن الماء أو التدريع المائي. يعتمد تصميم شعلة البلازما على تباين العملية.

جودة البلازما قطع:

يتم تحديد جودة قطع البلازما من خلال نعومة السطح وعرض الشق وتوازي الوجوه المقطوعة وتقلص القطع وحدة الحواف العلوية. يتم تحديد هذه العوامل من خلال المواد التي يتم قطعها وتصميم المعدات وإعدادها ومتغيرات التشغيل.

يتم الحصول على التخفيضات عالية الجودة بشكل عام مع قوة معتدلة وسرعة قطع منخفضة. تكاد تكون الأكسدة السطحية مفقودة تمامًا مع أجهزة PAC المؤتمتة المؤتمتة التي تستخدم الحقن بالماء أو التدريع المائي.

في حالة الفولاذ المقاوم للصدأ السميك جداً (> 180 مم) ، فإن عملية قوس البلازما تتميز بفوائد قليلة على قطع غاز الوقود بالأكسجين من حيث السرعة وعرض الشق على الرغم من أن PAC أكثر نظافة بشكل ملحوظ. بشكل عام ، عرض الشق في قطع البلازما هو 1.5 إلى 2 مرات أوسع من عرض الشق لقطع الوقود أوكسي.

يؤدي قطع قوس البلازما بشكل عام إلى قطع المائل ، وزاوية الشطب على جانبي القطع تميل إلى الزيادة مع سرعة القطع. ينتج عن تقريب الحافة عندما تكون مسافة التضيق كبيرة جدًا أو عندما يتم استخدام طاقة زائدة لقطع لوحة معينة ؛ قد ينتج أيضًا عن قطع عالي السرعة للمواد التي يقل سمكها عن 6 مم.

توصيات التشغيل النموذجية لتحقيق تخفيضات عالية الجودة لقطع البلازما من الألمنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ منخفض الكربون مذكورة في الجداول 19.6 و 19.7 و 19.8 على التوالي.

الخبث أو الخبث هو المادة المؤكسدة أو المنصهرة التي تتشكل أثناء القطع الحراري والعصي إلى الحافة السفلية للوحة. مع المعدات الآلية الحالية ، يمكن إنتاج قطع خالية من الأحجار من الألمنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ لسمك يصل إلى 75 ملم وعلى فولاذ منخفض الكربون حتى 40 مم. ومع ذلك بالنسبة للفولاذ منخفض الكربون ، فإن اختيار السرعة والتيار أكثر أهمية. عادة ما يكون لا مفر من خبث لجروح مصنوعة في مواد أكثر سمكا.

سلامة:

نظرًا لأن طائرة البلازما تعمل بشكل طبيعي بسرعات قريبة من الصوت فوق الصوتي ، فإن ذلك يؤدي إلى ارتفاع مستوى الضجيج في قطع القوس البلازمي. ولذلك ، يجب حماية المشغل ليس فقط من الوهج القوسي والترشيش والأبخرة ولكن أيضًا من مستويات الضوضاء العالية.

بصرف النظر عن الملابس الواقية المعتادة والقفازات والخوذة ، يجب على المشغل استخدام جهاز حماية الأذن مثل سدادات الأذن. يجب توفير العادم المحلي للتهوية المناسبة. بخلاف هذه ، هناك أكثر الملحقات أمانًا شيوعًا المستخدمة في PAC ؛ فهي طاولة المياه وكاتم الصوت.

المياه الجوفية هي عبارة عن طاولة تقطيع تقليدية مملوءة بالماء حتى السطح السفلي لقطع العمل التي يتم قطعها. يساعد الاضطراب الناتج في الماء نتيجة لطائرة البلازما على محاصرة الأبخرة والمواد التي يتم إزالتها من الشق.

كاتم الصوت الماء هو جهاز يقلل من الضوضاء. هو فوهة تعلق على جسم الشعلة التي تنتج ستارة من الماء تحت فوهة الشعلة. يستخدم دائما جنبا إلى جنب مع جدول الماء. ستارة الماء فوق الصفيحة (قطعة الشغل) والماء الذي يحمي اللوح في الأسفل يحيط بنفخة قوس البلازما في درع عديم الصوت.

التطبيقات:

يمكن استخدام قطع قوس البلازما لقطع أي مادة بما في ذلك العوازل. ومع ذلك ، اقتصرت معظم التطبيقات على قطع الفولاذ الكربوني العادي والألمنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ. ويمكن استخدامه لتقطيع المكدس ، واللفحة على شكل لوحة ، وقطع الشكل والثقب. يمكن لهذه العملية أن تتعامل بنجاح مع الكربون والفولاذ المقاوم للصدأ حتى سماكة 40 مم ، مع مكابس حديدية تصل إلى 90 مم ، مع الألومنيوم وسبائكها تصل إلى 120 مم مع النحاس يصل إلى 80 ملم.

إن المزايا الاقتصادية لـ PAC مقارنة بقطع الأكسجين-الأسيتيلين أكثر وضوحًا في عمليات القطع الطويلة المستمرة على عدد أكبر من القطع. وعادة ما تواجه مثل هذه التطبيقات في بناء السفن وتصنيع صهاريج التخزين وبناء الجسور ومراكز توريد الصلب. يمكن استخدام PAC بسرعات قص عالية دون فقد الدقة والتفاوتات.

على سبيل المثال ، يمكن قطع المعادن بسرعة تتراوح بين 2-5 و3-8 م / دقيقة يمكن قطعها بسرعة قصوى تتراوح بين 0-5 و -63 م / دقيقة بواسطة قطع الأكسجين الأسيتيلين. سرعات تصل إلى 7 م / دقيقة يمكن استخدامها في قطع بعض المواد الرقيقة. من الواضح أن هذه السرعة ممكنة فقط بالوسائل الآلية.

يمكن قطع لوح الفولاذ الكربوني العادي بشكل أسرع مع عملية قطع أوكسي أسيتيلين من PAC إذا كانت سماكة المادة حوالي 75 ملم. ومع ذلك ، لخفض سمك أقل من 25 ملم ، PAC تصل إلى خمس مرات أسرع من عملية الأكسجين الأسيتيلين. تعد عملية تفريغ البلازما المكدس أكثر كفاءة من عملية تقطيع المكدس باستخدام عملية الأكسجين الأسيتيلين.

يمكن أيضًا تعديل قطع القوس بالبلازما لقطع المعادن تحت الماء.

يكتسب اختلاف البلازما الحالي المنخفض شعبية لأنه يمكن استخدامه يدويا لقطع المواد بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم للإنتاج والصيانة. ويمكن أيضا أن تستخدم تلاعب البلازما الحالية منخفضة لإنقاذ المسبوكات المعيبة.

يمكن استخدام البلازما الحالية العالية لقطع أي مادة بمعدات قطع الشكل الأوتوماتيكية ، ولكنها تتطلب أجهزة عالية السرعة لتحقيق المزايا الاقتصادية للعملية.

إن قطع البلازما بالحقن بالماء لا يقلل فقط من الأدخنة والدخان الناتج عن عملية البلازما الحالية المرتفعة ولكنه أيضًا يحسن جودة القطع على معظم المواد.