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Automazione del taglio
Nel presente articolo viene illustrato il processo di taglio a fiamma e il suo funzionamento.
È un processo di taglio termico utilizzato per separare e modellare componenti in acciaio. Il taglio a fiamma utilizza ossigeno e una fonte di combustibile per produrre una fiamma per fondere il materiale.
Il taglio a fiamma è un processo denominato in diversi modi, ad esempio taglio ossiacetilenico, taglio a gas a ossicombustibile, a combustione di ossigeno, a combustione di acciaio e con altri termini troppo numerosi per poterli menzionare tutti. Il processo è stato brevettato nel 1901 da Thomas Fletcher e viene utilizzato quindi da 111-112 anni. Una delle prime applicazioni commerciali è stata quella che gli inglesi chiamavano "un accesso bancario non autorizzato" o "fessurazione sicura".
Si tratta di un processo termochimico che richiede una fonte di calore intenso, denominata "Preriscaldamento", e ossigeno puro. L'ossigeno puro deve presentare una purezza minima del 99,5%, quella tipicamente fornita nelle bombole e nei sistemi di forniture di grandi quantità. Si tratta di un aspetto fondamentale, poiché una riduzione della purezza dello 0,1% ridurrà la velocità di taglio di circa il 10%.
Sebbene la fonte dell'ossigeno possa essere pura, connessioni non appropriate, tubi difettosi o perdite di qualsiasi tipo possono consentire l'accesso di impurità nel sistema, riducendo così la velocità di taglio. L'elevata purezza dell'ossigeno presenta condizioni molto pericolose e richiede un'estrema attenzione nella scelta delle apparecchiature e del design dei sistemi di tubazioni per l'utilizzo. Per fornire assistenza in relazione a tali problemi di sicurezza, sono disponibili numerosi documenti. Le norme federali dell'OSHA presentano numerosi requisiti per le apparecchiature da utilizzare e le procedure da seguire.
Il processo può essere utilizzato per tagliare/separare molti materiali diversi con il requisito fondamentale in base al quale l'ossido formato deve presentare un punto di fusione inferiore rispetto a quello del materiale di base da tagliare. Un buon esempio di un materiale che non è possibile tagliare con tale processo è l'alluminio, il cui punto di fusione è nell'ordine di 650-700 °C, mentre quello del relativo ossido è pari o superiore a 2.760 °C. L'acciaio inossidabile contiene additivi come cromo e nichel, aggiunti per fornire "resistenza all'ossidazione", ma l'ossidazione è esattamente alla base del funzionamento di questo processo; di conseguenza, questo tipo di materiale non viene tagliato senza l'intervento con assistenza specifica.
Il processo può tagliare materiali di spessore tipico delle lastre di metallo fino a 2,5 metri. Prima del 1958, quando fu introdotta la tecnica al plasma, venivano tagliati a fiamma materiali di tutti gli spessori. Attualmente, il metallo più sottile di 1-1,27 cm viene in genere tagliato solo al plasma o al laser, poiché è molto difficile eseguire il taglio a fiamma di materiali sottili. Il materiale sottile richiede un preriscaldamento molto intenso poiché la velocità di taglio richiesta per un taglio di buona qualità è molto elevata, quindi è preferibile un preriscaldamento ad alta velocità e ad alta temperatura.
Il processo è analogo per tutti gli spessori: il materiale deve essere "preriscaldato" a una temperatura di 870-982 °C, quindi l'ossigeno puro viene emesso sulla zona preriscaldata e l'acciaio viene quindi ossidato o bruciato, da qui la definizione di "processo a combustione". (Spesso l'operatore viene definito "bruciatore"). La qualità della superficie di taglio finale può essere piuttosto eccellente con un bordo superiore affilato, una superficie di taglio quadrata/piatta e un bordo inferiore affilato e privo di scorie.
La qualità del taglio dipende da numerosi parametri, tra cui il principale è la competenza del bruciatore/operatore. Di seguito viene riportato un breve elenco, non completo, di elementi/parametri che controllano la qualità di taglio:
La maggior parte di questi parametri può variare a seconda del materiale e delle condizioni della superficie della lamiera da tagliare. Tutti questi elementi sono controllati dall'operatore: per questo è estremamente importante che l'operatore disponga di una formazione apposita e che la macchina sia quella appropriata e venga regolarmente sottoposta agli adeguati interventi di manutenzione.