Vad är syrgasskärning?

Vad är syrgasskärning?

Förstå syrgasskärningstekniker

Om du undrar vad syrgasskärning är så är svaret enkelt. Det är en termisk skärprocess som använder rent syre och gas för att skära igenom material, till exempel stålplåt.

Värme från en syrgasskärbrännare används för att höja ytan eller kanten på stålet till cirka 1 800. Syre leds sedan till det uppvärmda området med hjälp av en fin högtrycksström. Stålet börjar oxidera och blåses bort för att bilda ett hålrum. Värmen och syreströmmen rör sig med jämn hastighet för att skära in i metallen.

Den faktiska kemiska reaktionen som äger rum under skärning av syrgas kallas ibland "snabb rostning" eller "snabb, kontrollerad rostning". Detta beror helt enkelt på att stålet snabbt oxideras.

Metallen

Syrgasskärning, även kallad "brinnande", "brännskärning" eller "flamskärning", används ofta i många industriella miljöer, men bara på en metall – stål. Den kan skära alla former och storlekar av stål i tjocklekar från 0,5 mm till 250 mm.

Men endast metall med oxider vid en lägre smältpunkt än själva basmaterialet kan skäras med hjälp av metoden. Detta inkluderar lågkolhaltiga stål, olegerat stål och vissa låglegerade stål. Annars, när metallen oxiderar, börjar antingen en skyddande skorpa bildas eller så smälter materialet och rinner bort innan skärning kan ske.

Syre

Renheten hos syrekällan påverkar inte bara skärhastigheten utan också skärkvaliteten. Det bör inte vara mindre än 99,5 % rent.

Munstyckets design spelar en viktig roll när det gäller att säkerställa att luftströmmen förblir ren. Det skyddar till exempel syrestrålen från luftindragning, vilket kan leda till luftbubblor eller luftfickor i metallen.

Gaserna

Alla gaser skapas inte lika när det gäller syrgasskärsystem. De vanligaste är propan, acetylen, propen flytande petroleumgas, MAPP (metylacetylen-propadien) och naturgas. Beroende på flamtemperaturen och värmefördelningen kan typen av gas påverka faktorer som eggkvalitet, håltagningstid och skärhastighet.

Här är några faktorer som kan påverka varför du väljer en specifik gas:

  • Acetylen : Acetylen ger den högsta flamtemperaturen av alla gaser. Det leder till snabbare genomträngande. Den producerar också en mer intensiv låga, vilket minskar storleken på den värmepåverkade zonen (HAZ) och graden av distortion.
  • Propan: Propan har lägre flamtemperatur än acetylen. Genomträngning är därför långsammare än med acetylen; skärhastigheten är dock ungefär densamma.
  • MAPP: MAPP-gas är en blandning av olika kolväten, metylacetylen och propadien. Det används vanligtvis istället för acetylen eftersom det erbjuder en mer jämnt fördelad värmekälla.
  • Propylen: Propylen är en flytande petroleumgasprodukt. Den har en liknande flamtemperatur som MAPP och kräver en injektorbrännare för att uppnå optimalt värmeflöde och skärningar. Det fungerar genom att koncentrera värmen på värmekonens ytterkanter.
  • Naturgas: Naturgas har den lägsta flamtemperaturen jämfört med andra gaser. Som ett resultat har den den långsammaste tiden för genomträngande.

Syrgasskärning

Syrgasskärning är den mest kostnadseffektiva processen för kolstålsskärning. Den kan även kombineras med plasmaskärning eller vattenskärning på samma del. Här är grunderna för hur det fungerar:

Steg 1: Förvärm

Med hjälp av förvärmningslågor från en syrgasbrännare värms stålet till sin tändnings- (eller antändnings-) temperatur på cirka 1 800. Den är då redo att reagera med syret.

Inuti brännare blandas gas med syre för att skapa en mycket brandfarlig blandning. Ett munstycke med flera hål arrangerade i ett cirkulärt mönster arbetar för att fokusera den brandfarliga gasblandningen genom flera, små strålar. Syrgasblandningen antänds utanför munstycket och förvärmningslågorna bildas strax utanför munstycket.

Under processen kan förhållandet mellan bränsle och syre justeras. Detta kommer att bidra till att producera högsta möjliga temperatur i minsta möjliga låga. Resultatet blir mer kontroll och värmen kan koncentreras till ett litet område på stålplåtens yta.

Steg 2: Genomträngande

Genomträngande betyder helt enkelt den initiala inträngningen av ytan som ska skäras. När ytan eller kanten av plattan har nått tändningstemperatur, sätts en syrestråle på för att börja tränga igenom plattan. Detta kallas "skärande syre".

Strålen bildas av en enda borrning i mitten av munstycket. När strömmen av skärsyre träffar det förvärmda stålet börjar den snabba oxidationsprocessen.

Oxidationsprocessen kallas en exoterm reaktion. Det avger med andra ord mer värme än vad som krävs för att komma igång. Det oxiderade stålet bildar sedan smält slagg, som blåses bort av strålen, vilket gör att den kan tränga igenom materialet.

Processen med genomträngning kan ta en bråkdel av en sekund eller flera sekunder, beroende på plåtens tjocklek. Under denna tid arbetar strömmen av skärsyre för att trycka djupare och djupare och tränga in i plattan. När detta händer blåser den smälta slaggen ut ur hålet.

Om det utförs på rätt sätt leder det till en liten pöl av slagg på toppen av plattan. Ett slarvigt tillvägagångssätt kan dock producera en stor gejser av smält stål.

Steg 3: Skärning

När den skärande syreströmmen har tagit sig igenom plattan kan brännaren börja röra sig med konstant hastighet. Detta bildar ett kontinuerligt snitt. Skärspetsen och gasflödena som är inställda på regulatorerna styr tjockleken på metallen som skärs.

För att den exoterma reaktionen ska fungera håller brännaren stålet uppvärmt, precis framför snittet, under hela processen. Värmen som appliceras på plattan är därför kontinuerlig, vilket gör att brännaren kan fortsätta att röra sig framåt. Samtidigt blåses den smälta slaggen ut ur plattans botten.

Även om dessa är de grundläggande stegen i processen, finns det många andra faktorer som spelar en roll. Dessa inkluderar hastigheten, skärsyretrycket, justering av förvärmningsflamman, klipphöjden och plattans temperatur. Var och en av dessa kan påverka den slutliga kvaliteten på skäreggen och avgöra hur framgångsrik din syrgasskärning är.