Miten happipolttoleikkausprosessi toimii?

Miten happipolttoleikkausprosessi toimii?

Happipolttoleikkaus - vaiheittainen prosessi, ominaisuudet ja soveltaminen

ESABilla on kokemusta happipolttoleikkauksesta jo vuodesta 1907 lähtien. Happipolttoleikkausta pidetään kustannustehokkaimpana hiiliteräksen leikkausmenetelmänä. Yksi suurimmista eduista on se, että prosessi voidaan yhdistää plasma- tai vesisuihkuprosessiin samassa kappaleessa. Tässä artikkelissa kerrotaan, miten happipolttoleikkausprosessi toimii.

Mitä on polttoleikkaus?

Polttoleikkaus on prosessi, jossa polttokaasujen ja hapen seosta käytetään metallien leikkaamiseen. Joitakin yleisesti käytettyjä polttokaasuja ovat propaani, maakaasu, asetyleeni ja muutamat muut sekakaasut. Tekniikka on erittäin suosittu CNC-koneissa teräslevyjen leikkaamiseen.

Miten happipolttoleikkausprosessi toimii?

Polttoleikkaus on kemiallinen reaktio puhtaan hapen ja teräksen välillä, jossa muodostuu rautaoksidia. Sitä voidaan kuvata nopeaksi, hallituksi ruostumiseksi. Happipolttoleikkauspoltinta käytetään muotojen leikkaamiseen teräslevystä.

Seuraavassa kerrotaan, miten polttoleikkausprosessi toimii:

Vaihe 1: Esilämmitys

Ennen teräksen leikkaamista metalli on lämmitettävä sytytyslämpötilaansa, noin 1000 °C, esilämmitysliekillä. Tämä saa teräksen reagoimaan helposti hapen kanssa. Happipolttoleikkauspolttimella lämmitetään metallia esilämmitysliekillä.

Polttokaasu sekoittuu polttimessa hapen kanssa, jolloin muodostuu helposti syttyvä seos. Polttimessa on suutin, jossa on useita ympyränmuotoisia reikiä, joiden avulla palava kaasuseos voidaan keskittää useiksi pieniksi suihkuiksi. Tämä polttoaine-happiseos syttyy suuttimen ulkopuolella. Tuloksena syntyvä esilämmitysliekki muodostuu suuttimen kärkeen. Polttoaineen ja hapen suhdetta säätämällä voidaan esilämmitysliekkiä säätää siten, että saadaan mahdollisimman korkea lämpötila mahdollisimman pienellä liekillä. Tämä auttaa keskittämään lämmön pienelle alueelle leikattavan teräslevyn pinnalla.

Vaihe 2: Lävistys

Kun esilämmitysliekki sytytetään, levyn pinta saavuttaa sytytyslämpötilan (noin 1000 °C). Puhdasta happea ohjataan sitten lämmitetylle alueelle ohuena, korkeapaineisena virtana, joka lävistää levyn. Tämä tunnetaan nimellä "leikkaushappi". Kun leikkaushappivirta osuu esilämmitettyyn teräkseen, alkaa nopea hapettumisprosessi. Hapettunut teräs muuttuu sulaksi kuonaksi. Kuona on poistettava, jotta happivirta voi lävistää levyn. Levyn paksuudesta riippuen happivirta työntyy syvemmälle levyyn. Prosessin aikana sula kuona puhalletaan ulos tehdystä reiästä.

Vaihe 3: Leikkaus

Kun happivirta lävistää levyn, poltinta voidaan liikuttaa tasaisella nopeudella, jolloin syntyy jatkuva leikkaus. Prosessin aikana muodostunut sula kuona puhalletaan levyn pohjalle.

Hapen ja teräksen välisessä kemiallisessa reaktiossa syntyvä lämpö esilämmittää levyn pinnan juuri leikkauksen edessä. Tämä lämpö ei kuitenkaan riitä leikkauksen suorittamiseen ilman esilämmitysliekkiä. Siksi esilämmitysliekkiä käytetään koko leikkauksen ajan lisäämään lämpöä levyyn polttimen liikkuessa.

Toimiiko polttoaineleikkausprosessi kaikilla metalleilla?

Tällä menetelmällä voidaan leikata vain sellaisia metalleja, joiden oksidien sulamispiste on alhaisempi kuin perusmetallin sulamispiste. Muuten heti kun metalli hapettuu, se lopettaa hapettumisen muodostamalla suojakuoren. Ainoastaan vähähiilinen teräs ja jotkin matalahiiliset seokset täyttävät edellä mainitun ehdon, ja niitä voidaan leikata tehokkaasti happipolttoleikkauksella.

Korkealaatuisen polttoleikkauksen ominaisuudet

Laadukkaalla happipolttoleikkauksella on seuraavat ominaisuudet:

  • Suorakulmainen yläreuna (vähimmäissäteellä)
  • Suora leikkauspinta ylhäältä alas (ei viistettä)
  • Leikkauspinta suorassa kulmassa yläpintaan nähden
  • Puhdas sileä pinta, jossa on lähes pystysuorat urat
  • Alareunassa on vain vähän tai ei lainkaan kuonaa (helposti poistettavissa kaapimalla)

Nämä ovat vain happipolttoleikkauksen perusteet. Leikkausreunan laatuun vaikuttavia tekijöitä ovat muun muassa leikkaushapen paine, levyn lämpötila, esilämmitysliekin säätö, nopeus, leikkuukorkeus jne.

Erilaisia polttoleikkausmenetelmän sovelluksia

Happipolttoleikkausta käytetään laajalti levyn reunojen valmistamiseen railo- ja viistehitsausta varten. Leikkausprosessia käytetään myös:

  • Käsikäyttöinen karkea katkaisu
  • Romun leikkaaminen
  • Automatisoitu muotoleikkaus
  • Metallointi
  • Leikkaaminen ja taivuttaminen
  • Liekkikarkaisu

Happipolttoleikkaus on kustannustehokas ja soveltuu eri paksuisten metallien työstämiseen. Siksi prosessia voidaan soveltaa kenttäkorjauksissa ja rakennustyömailla.