Wat is oxy-fuel snijden?- Proces, voor- en nadelen

Wat is oxy-fuel-cutting?

Autogeen lassen en autogeen snijden zijn processen waarbij brandstofgassen (of vloeibare brandstoffen zoals benzine of benzine) en zuurstof worden gebruikt om metalen te lassen of te snijden. De Franse ingenieurs Edmond Fouche en Charles Picard waren de eersten die in 1903 zuurstof-acetyleenlassen ontwikkelden.

Zuivere zuurstof, in plaats van lucht, wordt gebruikt om de vlamtemperatuur te verhogen om plaatselijk smelten van het werkstukmateriaal (bijv. staal) in een kameromgeving mogelijk te maken.

Een gewone propaan/luchtvlam brandt bij ongeveer 2.250 K (1.980 °C; 3.590 °F), een propaan/zuurstofvlam brandt bij ongeveer 2.526 K (2.253 °C; 4.087 °F), een zuurstofwaterstofvlam brandt bij 3.073 K (2800 °C; 5,072 °F) en een acetyleen/zuurstofvlam brandt bij ongeveer 3773 K (3500 °C; 6332 °F).

Voor het snijden moet de snijbrander het staal op het startpunt voorverwarmen tot ontstekingstemperatuur. Bij deze temperatuur van ongeveer 960°C (afhankelijk van het type legering) heeft het staal zijn beschermende eigenschappen tegen zuurstof verloren en is het nog steeds stevig.

Zuivere zuurstof wordt dan door het mondstuk naar het verwarmde gebied geleid. Deze fijne zuurstofstroom onder hoge druk verandert voorverwarmd en onbeschermd staal door een exotherme reactie in geoxideerd vloeibaar staal.

Deze slak heeft een lager smeltpunt dan staal, zodat de zuurstofstroom de vloeibare slak uit de holte kan blazen zonder het niet-geoxideerde vaste staal aan te tasten. Deze exotherme reactie is een continu proces en zorgt voor een snede terwijl de toorts beweegt. Om de exotherme reactie te laten werken, houdt de snijbrander het staal tijdens het snijden verwarmd.

Alleen metalen waarvan de oxiden een lager smeltpunt hebben dan het basismetaal zelf, kunnen met dit proces worden gesneden. Anders, zodra het metaal oxideert, beëindigt het de oxidatie door een beschermende korst te vormen. Alleen zacht staal en sommige lage legeringen voldoen aan de bovenstaande voorwaarden en kunnen effectief worden gesneden met het autogeenproces.

Hoe werkt het zuurstofsnijproces?

Oxy-fuel snijden is een chemische reactie tussen zuivere zuurstof en staal om ijzeroxide te vormen. Het kan worden omschreven als snel, gecontroleerd roesten. Voorverwarmende vlammen worden gebruikt om het oppervlak of de rand van het staal te verhogen tot ongeveer 1800°F (felrode kleur).

Zuivere zuurstof wordt vervolgens in een fijne stroom onder hoge druk naar het verwarmde gebied geleid. Terwijl het staal wordt geoxideerd en weggeblazen om een ​​holte te vormen, worden de voorverwarmings- en zuurstofstroom met een constante snelheid verplaatst om een ​​continue snede te vormen.

Alleen metalen waarvan de oxiden een lager smeltpunt hebben dan het basismetaal zelf, kunnen met dit proces worden gesneden. Anders, zodra het metaal oxideert, beëindigt het de oxidatie door een beschermende korst te vormen. Alleen staal met een laag koolstofgehalte en sommige lage legeringen voldoen aan de bovenstaande voorwaarde en kunnen effectief worden gesneden met het autogeenproces.

Hier zijn de basisprincipes van hoe het allemaal werkt:

Stap 1:Verwarm

Voordat u het staal kunt gaan snijden, moet het worden verwarmd tot de aanmaaktemperatuur, ongeveer 1800 ° F. Bij deze temperatuur reageert het staal gemakkelijk met zuurstof. De warmte wordt geleverd door de voorverwarmde vlammen van een autogeenbrander. In de toorts wordt het brandstofgas gemengd met zuurstof om een ​​licht ontvlambaar mengsel te creëren.

Een mondstuk heeft meerdere gaten die in een cirkelvormig patroon zijn gerangschikt om het ontvlambare gasmengsel in meerdere kleine jets te concentreren. Het brandstof-zuurstofmengsel wordt buiten het mondstuk ontstoken en de voorverwarmde vlammen vormen zich net buiten het mondstuk.

Veelgebruikte brandstofgassen zijn acetyleen, propaan, aardgas en enkele andere gemengde gassen. Door de brandstof-zuurstofverhouding aan te passen, wordt de vlam aangepast om de hoogst mogelijke temperatuur te produceren in de kleinst mogelijke vlam. Dit concentreert de warmte in een klein gebied op het oppervlak van de staalplaat.

Stap 2:Piercing

Zodra het oppervlak of de rand van de plaat de aanmaaktemperatuur heeft bereikt, wordt een straal zuivere zuurstof aangezet om door de plaat te dringen. Dit wordt de "snijzuurstof" genoemd en de straal wordt gevormd door een enkele boring in het midden van het mondstuk.

Als de snijdende zuurstofstroom het voorverwarmde staal raakt, begint het snelle oxidatieproces. Dit is wanneer het echte plezier begint. Het oxidatieproces wordt een exotherme reactie genoemd - het geeft meer warmte af dan nodig is om te beginnen.

Het geoxideerde staal neemt de vorm aan van gesmolten slak, en de gesmolten slak moet uit de weg komen zodat de zuurstofstroom helemaal door de plaat kan "prikken". Afhankelijk van hoe dik de plaat is, kan dit een fractie van een seconde tot enkele seconden duren.

Gedurende deze tijd dringt de snijdende zuurstofstroom dieper en dieper in de plaat en wordt de gesmolten slak uit het doorborende gat geblazen. Dit kan resulteren in een enorme geiser van gesmolten staal, of als het goed wordt gedaan, een kleine plas slak bovenop de plaat.

Stap 3:Snijden

Zodra de snijdende zuurstofstroom helemaal door de plaat is gegaan, kan de toorts met een constante snelheid beginnen te bewegen en een continue snede vormen. De gesmolten slak die tijdens deze fase wordt gevormd, wordt uit de bodem van de plaat geblazen.

De warmte die wordt afgegeven door de chemische reactie tussen de zuurstof en het staal verwarmt de plaat net voor de snede voor, maar niet betrouwbaar genoeg om te snijden zonder de voorverwarmde vlammen. De voorverwarmde vlammen blijven dus gedurende de hele snede branden en voegen warmte toe aan de plaat terwijl de toorts beweegt.

Dat zijn de basis. Maar er zijn tal van andere factoren die de kwaliteit van de snijkant beïnvloeden, waaronder snelheid, snijzuurstofdruk, afstelling van de voorverwarmvlam, snijhoogte, plaattemperatuur, enz.

Kenmerken van oxy-fuel vergeleken met plasma

• Materiaal. Oxy-fuel snijden wordt gebruikt voor het snijden van zacht staal. Alleen metalen waarvan de oxiden een lager smeltpunt hebben dan het basismetaal zelf, kunnen met dit proces worden gesneden. Anders beëindigt het metaal zodra het oxideert de oxidatie door een beschermende korst te vormen. Alleen zacht staal en sommige lage legeringen voldoen aan de bovenstaande voorwaarden.
• Wanddikte. Oxy-fuel maakt het mogelijk om materiaal met dikkere wanden te snijden dan plasma. Plasma kan geen dikkere muren snijden vanwege de enorme hoeveelheden energie die nodig zijn om vergelijkbare diktes te bereiken.
• Snijhoek. Oxy-fuel maakt het mogelijk om steilere hoeken tot 70° te snijden (in vergelijking met 45° met plasma) vanwege de concentratie van de zuurstofstraal.
• Rechte sneden. De plasmastraal heeft de neiging om af te buigen als de hoek te steil is. Deze doorbuiging kan echter worden gecompenseerd door automatisering.
• Kosten. Oxy-fuel is een voordeligere oplossing dan plasmasnijden. De initiële investeringskosten, verbruiksartikelen en bedrijfskosten zijn allemaal lager dan bij plasmasnijden. De verwerkingssnelheden zijn echter doorgaans lager dan een wanddiktebereik van 20 mm (gezien 3D-profilering in de zware staalindustrie)

Voor- en nadelen van zuurstofsnijden

Bij autogeen snijtoepassingen worden stookgas en zuurstof gebruikt om de snijvlam te genereren. Messer Cutting Systems levert gassen, waaronder acetyleen, MAPP, propaan en aardgas, en informatie over uw vereisten.

Voordelen:

• Rechte kwaliteit en hoge nauwkeurigheid.
• Afschuining strippen.
• Doorboor zacht staal tot 4 inch dik (101 millimeter) tot 5 inch (127 millimeter) dik.
• Kant beginnen en staal snijden van 10 inch (254 millimeter) tot 12 inch (304 millimeter) dik.
• Produceer met meerdere toortsen meerdere onderdelen, wat tijd en arbeid bespaart.

Nadelen:

• Kan onder normale omstandigheden geen roestvrij staal snijden.
• Lagere snijsnelheden vergeleken met plasmasnijden.
• Het snijden van dun materiaal kan kromtrekken.
• Moeilijk om gaten te maken die kleiner zijn dan twee keer de dikte van het staal.