Co je řezání plamenem?

Co je řezání plamenem?

Vysvětlení techniky řezání plamenem

Pokud vás zajímá, co je to řezání plamenem, odpověď je jednoduchá. Jde se o proces tepelného řezání, při kterém se k řezání materiálů, jako je ocelový plech, využívá čistý kyslík a topný plyn.

Žár vycházející z hořáku na řezání plamenem slouží ke zvýšení teploty povrchu nebo hrany oceli přibližně na 1800 °F (980 °C). Pomocí jemného vysokotlakého proudu je pak do vyhřívané oblasti směrován kyslík. Ocel začne oxidovat a po jejím vyfouknutí vznikne dutina. Žár s proudem kyslíku se pohybuje stálou rychlostí a zařezává se do kovu.

Vlastní chemická reakce, ke které během řezání plamenem dochází, se někdy označuje jako „rychlé rezivění“ nebo „rychlá, kontrolovaná koroze“. Je to jednoduše z toho důvodu, že ocel při ní rychle oxiduje.

Kov

Řezání plamenem, také nazývané „pálení”, „řezání hořákem” nebo „řezání kyslíkem”, se široce využívá v mnoha průmyslových oblastech, ale pouze na jednom kovu – oceli. Tato technika dokáže řezat všechny tvary a velikosti oceli v tloušťkách od 0,5 mm do 250 mm.

Pomocí tohoto procesu však lze řezat pouze kovy obsahující oxidy s nižší teplotou tání, než má samotný podkladový kov. K nim patří nízkouhlíková ocel, měkká ocel a některé nízkolegované oceli. Jinak se při oxidaci kovu buď začne tvořit ochranná krusta nebo se materiál, ještě než dojde k řezání, roztaví a odteče.

Kyslík

Čistota zdroje kyslíku ovlivňuje nejen rychlost řezání, ale i kvalitu řezu. Čistota kyslíku by neměla být nižší než 99,5 %.

Pokud jde o zajištění čistoty proudu vzduchu, hraje zásadní roli konstrukce trysek. Ta chrání například proud kyslíku před strháváním vzduchu, což může vést k tvorbě vzduchových bublin nebo vzduchových kapes v kovu.

Plyny

Pokud jde o systém řezání plamenem, nemají všechny palivové plyny stejné složení. Nejběžnějšími plyny jsou propan, acetylén, propylen (zkapalněný ropný plyn), MAPP (metylacetylén-propadien) a zemní plyn. V závislosti na teplotě plamene a rozložení tepla může typ plynu ovlivňovat faktory, jako je kvalita hrany, doba průniku a rychlost řezání.

Zde jsou některé faktory, které mohou ovlivnit výběr konkrétního palivového plynu:

  • Acetylén: Acetylén poskytuje nejvyšší teplotu plamene ze všech palivových plynů. To vede k rychlejšímu pronikání. Acetylén také dodává intenzivnější plamen, čímž se zmenšuje velikost tepelně ovlivněné oblasti (TOO) a míra deformace.
  • Propan: Propan má nižší teplotu plamene než acetylén. Pronikání je proto pomalejší než u acetylénu. Rychlost řezání je však přibližně stejná.
  • MAPP: Plyn MAPP je směsí různých uhlovodíků, metylacetylénu a propadienu. Běžně se používá místo acetylénu, protože poskytuje rovnoměrněji rozložený zdroj tepla.
  • Propylen: Propylen je produkt zkapalněného ropného plynu. Má podobnou teplotu plamene jako MAPP a k dosažení optimálního proudění tepla a optimálního řezu vyžaduje injektorový hořák. Ten funguje tak, že se žár soustředí podél vnějších okrajů tepelného kužele.
  • Zemní plyn: Zemní plyn má ve srovnání s jinými plyny nejnižší teplotu plamene. V důsledku toho má nejpomalejší dobu průniku.

Proces řezání plamenem

Řezání plamenem je nákladově nejefektivnější proces řezání uhlíkové oceli. Lze jej také na stejném dílu kombinovat s plazmovým řezáním nebo řezáním vodním paprskem. Zde jsou základní informace, jak tento proces funguje:

Krok 1: Předehřev

Pomocí předehřívacích plamenů z kyslíkového hořáku se ocel zahřeje na teplotu vznícení (neboli zapálení) přibližně 1800 °F (980 °C). V tom okamžiku je připravena reagovat s kyslíkem.

Uvnitř hořáku se palivový plyn mísí s kyslíkem a vytváří vysoce hořlavou směs. Tryska s několika otvory uspořádanými do kruhu funguje tak, že pomocí několika malých trysek koncentruje hořlavou směs plynů. Směs paliva a kyslíku se vzněcuje vně trysky a těsně za jejím hrotem vznikají předehřívací plameny.

Poměr paliva a kyslíku lze během procesu upravit. To pomáhá vytvořit nejvyšší možnou teplotu v co nejmenším plameni. Výsledkem je větší kontrola a žár je tak možné koncentrovat do malé oblasti na povrchu ocelového plechu.

Krok 2: Průnik

Průnik jednoduše znamená počáteční penetraci řezaného povrchu. Jakmile povrch nebo okraj plechu dosáhne teploty vznícení, zapne se proud kyslíku, který začne pronikat plechem. To se označuje jako „řezací kyslík“.

Proud plynu je tvořen jediným otvorem ve středu trysky. Jakmile proud řezacího kyslíku narazí na předehřátou ocel, začne proces rychlé oxidace.

Proces oxidace se nazývá exotermická reakce. Jinými slovy, vzniká při něm více tepla, než je zapotřebí k jeho zahájení. Oxidovaná ocel pak vytváří roztavenou strusku, kterou proud odfukuje, a tím dochází k průniku materiálem.

Proces pronikání může trvat zlomek sekundy nebo i několik sekund, v závislosti na tloušťce plechu. Během této doby proud řezacího kyslíku proniká stále hlouběji a proráží plech. Přitom dochází k vyfukování roztavené strusky ven z otvoru vzniklém po průniku.

Pokud se tato technika provádí správně, vzniká na horní straně plechu malá lázeň strusky. Avšak při nedbalém přístupu může vzniknout velký gejzír roztavené oceli.

Krok 3: Řezání

Jakmile proud řezacího kyslíku pronikne plechem, je možné začít konstantní rychlostí pohybovat hořákem. Tak bude vznikat souvislý řez. Tloušťka řezaného kovu se řídí řezacím hrotem a nastavením průtoku plynu na regulátorech.

Aby exotermická reakce fungovala, udržuje hořák během celého procesu ocel zahřátou těsně před řezem. Žár aplikovaný na kovovou desku je tedy nepřetržitý, což umožňuje pohybovat hořákem neustále vpřed. Ze spodní části plechu je přitom odfukována roztavená struska.

Toto jsou základní kroky procesu, existuje však i mnoho dalších faktorů, které hrají roli. Patří mezi ně rychlost, tlak řezacího kyslíku, nastavení předehřívacího plamene, výška řezu nebo teplota plechu. Každý z nich může ovlivnit konečnou kvalitu řezné hrany a určit úspěšnost řezání plamenem.