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Automazione del taglio Apparecchiature per gas
Una torcia da taglio è un'apparecchiatura che utilizza la pressione combinata di gas combustibile e ossigeno per le operazioni di taglio. Questo processo è noto come "taglio a ossicombustibile". Il presente articolo descrive le procedure per regolare la fiamma per un taglio a ossicombustibile efficace.
Il taglio a fiamma e la combustione dell'ossigeno richiedono una fonte di calore intenso per riscaldare la lamiera a sufficienza in modo da poterla tagliare/bruciare. Questa fonte di calore è denominata "fiamma di preriscaldamento". Non è necessario riscaldare l'intera lamiera e nemmeno il fondo, bensì solo quella porzione che precede appena il punto in cui si verifica la reazione di taglio. Alcune lamiere sono costituite da materiali che devono essere "preriscaldati" prima dell'esecuzione del taglio per evitare fessurazioni durante il taglio. In genere, i materiali con livelli di carbonio superiori allo 0,25% rientrano in questa categoria. Questo articolo NON riguarda questo tipo di "preriscaldamento". Alcuni materiali richiedono un "preriscaldamento" fino a 315 °C. Inoltre, alcuni materiali richiedono il "preriscaldamento" per ottenere un taglio di qualità.
Per la miscela di combustibile/ossigeno denominata Preriscaldamento vengono utilizzati numerosi combustibili, ciascuno dotato di caratteristiche utili. Fino al 1970 circa l'acetilene era il combustibile principalmente utilizzato ma, a causa del costo crescente, dello sviluppo del plasma e della commercializzazione aggressiva di altri combustibili, questo gas ha smesso di rappresentare la scelta primaria, in particolare se è disponibile anche il plasma. Attualmente, i combustibili più comuni sono il gas naturale e il propano. Sono inoltre disponibili alcune miscele di gas naturale o propano con additivi che, presumibilmente, ne aumentano il calore. In realtà, il presunto maggiore calore sprigionato da questi gas è di scarso valore poiché le velocità di taglio sono limitate dalla capacità di preriscaldamento (temperatura) solo nei materiali più sottili (0,3-1,27 cm). Nei materiali più spessi, la velocità di taglio è limitata dalla capacità del flusso di ossigeno di taglio, non dal preriscaldamento, quindi le temperature di fiamma più elevate hanno poco o nessun valore.
Come riportato in precedenza, lo scopo dei gas di preriscaldamento è quello di aumentare la temperatura della lamiera appena prima del taglio, quindi è richiesta un'elevata velocità di trasferimento del calore dalla fiamma alla lamiera. I fattori che l'operatore può controllare per ottenere questo trasferimento di calore sono:
La temperatura di fiamma viene controllata regolando il rapporto focale. Il grafico seguente illustra come tale rapporto influisce sulla temperatura. La quantità di preriscaldamento può essere regolata alzando o abbassando le pressioni di preriscaldamento sulla torcia. Una pressione alta produrrà portate elevate, cioè un preriscaldamento ad alta velocità. Una pressione bassa produrrà portate/velocità ridotte. L'operatore può regolare il rapporto focale osservando il cono interno della fiamma. Quando tale cono interno raggiunge la lunghezza minima ma ha ancora un aspetto molto luminoso, viene raggiunta la massima temperatura della fiamma. Questa procedura può essere utilizzata indipendentemente dal flusso totale di gas.
La quantità di preriscaldamento richiesta varia a seconda dell'operazione da effettuare. Per eseguire una perforazione iniziale, è richiesta una portata molto elevata (al corretto rapporto focale) seguita da una portata significativamente inferiore (sempre al corretto rapporto focale) per l'operazione di taglio continuativa. Queste condizioni di preriscaldamento sono spesso denominate "Hi Preheat" (Preriscaldamento alto) e "Lo Preheat" (Preriscaldamento basso). Una condizione "Hi Preheat" non sufficientemente alta risulterà in tempi di perforazione di 20-120 secondi. Il tempo di perforazione è il periodo di tempo in cui la condizione "Hi Preheat" è attiva prima dell'emissione dell'ossigeno di taglio. Con un controllo adeguato della condizione "Hi Preheat", il tempo di perforazione su materiale di spessore da 1,27 a 15,24 cm può essere costantemente pari o inferiore a 10 secondi. Se si sta eseguendo un'operazione di smussatura, è necessario mantenere sempre la condizione "Hi Preheat".
Un'impostazione di preriscaldamento regolata correttamente produce un bordo superiore affilato e un bordo inferiore altrettanto affilato e privo di scorie. A volte, se la calamina è molto pesante, sarà necessario un preriscaldamento più elevato per rompere la calamina e mantenere al contempo il bordo iniziale del taglio adeguatamente riscaldato. Un preriscaldamento eccessivo produrrà un bordo superiore arrotondato e un aumento significativo delle scorie. Spesso, questo aumento di scorie produce un taglio che non si stacca dalla lamiera di base. Talvolta, le scorie sono così tenaci che è necessario colpire la parte con una mazza per staccarla dalla lamiera.
La quantità effettiva raccomandata (CFH) di combustibile e ossigeno varia in base al produttore e allo scopo della punta. In genere, per un taglio sagomato pratico, le quantità richieste sono: gas naturale 10-20 CFH e ossigeno 18-36 CFH, propano 5-10 CFH e ossigeno 23-45 CFH. Le portate per il propilene sono più o meno le stesse del propano ma con una quantità lievemente inferiore di ossigeno. Le quantità di preriscaldamento variano a seconda delle condizioni della superficie della lamiera, della composizione del materiale, della capacità dell'operatore e di altri fattori troppo numerosi per essere menzionati. Il taglio a fiamma è un'arte e una scienza al tempo stesso.