Taglio termico dei metalli (con diagramma)
Dopo aver letto questo articolo imparerai il processo di taglio termico dei metalli con l'aiuto di diagrammi adatti.
Il taglio termico è una famiglia di processi in cui il calore di un arco elettrico, energia di radiazione o una reazione esotermica viene utilizzato per fondere o ossidare un metallo ad una velocità accelerata per ottenere un taglio. Ci sono un certo numero di processi che utilizzano il calore dell'arco per tagliare i metalli e includono arco di metallo schermato, arco di carbone atmosferico, arco al plasma, arco di tungsteno di gas e arco di gas di metallo.
Il fascio di elettroni e il raggio laser utilizzano l'energia della radiazione per ottenere il taglio dei metalli. La fiamma di gas ossicombustibile in combinazione con il getto di ossigeno viene utilizzata per avviare e sostenere una reazione ossidativa esotermica che genera abbastanza calore e influisce sulla separazione dei metalli, in particolare leghe ferrose a basso tenore di carbonio. Fuori da questi processi ossiacetilenico, arco di carbone atmosferico e arco plasma sono i tre principali processi di taglio termico utilizzati nel settore.
Il processo di taglio della fiamma ossiacetilenica, inventato nel 1887, è il processo più utilizzato per il taglio economico e ad alta velocità di acciai a basso tenore di carbonio. In questo processo viene impiegata una torcia per il taglio del gas, mostrata in Fig. 2.58, che ha una certa somiglianza con la torcia per saldatura a gas.
La torcia per il taglio del gas non solo fornisce un mezzo per ottenere una fiamma ossiacetilenica ma ha anche un passaggio separato a leva controllato per fornire un getto di gas di ossigeno puro ad alta pressione che incide sul metallo riscaldato per provocare l'ossidazione e la generazione di calore mediante la seguente reazione .
3 Fe + 20 2 → Fe 3 O 4 + calore (1120 KJ / mol)
Tuttavia, l'inizio della reazione è possibile solo se il metallo da tagliare ha raggiunto la temperatura di accensione di 870 ° C o superiore per l'acciaio. Una volta che la reazione è iniziata, la fiamma è necessaria solo per sostenerla in modo da utilizzare una fiamma neutra di bassa energia. Il metallo che è ossidato (Fe 3 O 4 ) ha un punto di fusione più basso del punto di sutura dell'acciaio, quindi il taglio viene ottenuto più rapidamente di quello ottenuto dalla fusione.
Il getto di ossigeno aiuta anche a soffiare il metallo ossidato o scorie fuori dal taglio o il taglio.
Commercialmente, il processo di taglio ossi-acetilene è ampiamente utilizzato per il taglio di acciai dolci e bassolegati per tagli diritti o contornati e per la preparazione del bordo per la saldatura. Trova anche un uso limitato nel taglio di ghisa e acciai inossidabili, ad esempio nelle fonderie per rimuovere cancelli e colonne montanti, ecc. Dai getti.
Il processo di arco di carbonio ad aria utilizza il calore prodotto da un arco elettrico tra una barra di grafite e il pezzo in lavorazione per fondere il metallo e soffiare fuori dal taglio con aria compressa che può anche parzialmente ossidare il materiale e quindi aiutare a ridurre il suo punto di fusione. Il getto d'aria compressa di solito segue l'arco per far uscire il metallo fuso come mostrato in Fig. 2.59.
Il processo è utilizzato per tagliare o troncare e scavare i metalli. La maggior parte delle sorgenti di saldatura ad arco standard, sia in ca che in cc, con una tensione a circuito aperto di 60 volt può essere utilizzata per il taglio ad arco in carbonio. Gli elettrodi lunghi da 150 a 300 mm utilizzati variano da 4 a 25 mm di diametro. Vengono utilizzati elettrodi rivestiti sia nudi che ramati, tuttavia quest'ultimo tipo trova un uso più esteso a causa della migliore uniformità della scanalatura ottenuta da essi. La pressione dell'aria utilizzata è compresa tra 55 e 70 N / cm 2 con una portata d'aria da 85 a 1415 litri al minuto.
Il processo air carbon-arc è ampiamente utilizzato per la scriccatura, la preparazione del bordo del giunto e per la rimozione del metallo di saldatura difettoso. Viene anche utilizzato per raschiare oggetti metallici.
Nel taglio ad arco plasma un metallo viene separato mediante fusione con un getto ad alta velocità di gas caldo ionizzato. L'attrezzatura utilizzata è simile a quella utilizzata per la saldatura ad arco al plasma, tuttavia la pressione del gas è superiore a quella utilizzata nella saldatura.
La torcia per taglio ad arco plasma è del tipo plasma trasferito con il pezzo in lavorazione collegato all'anodo della fonte di alimentazione cc, come mostrato nella figura 2.60. La fonte di energia utilizzata è del tipo a pendolo voltampere con intervallo di tensione a circuito aperto da 120 a 400 volt. OCV superiore viene utilizzato per tagliare sezioni più spesse. L'intervallo di corrente di uscita richiesto è in genere da 70 a 1000 ampere.
Il gas utilizzato per produrre il getto di plasma dipende dal metallo da tagliare, ad esempio, l'acciaio al carbonio può essere tagliato dall'aria compressa mentre la maggior parte dei metalli non ferrosi può essere tagliata usando azoto, idrogeno, argon o le loro miscele.
Quasi tutti i metalli possono essere tagliati con il taglio ad arco al plasma, ma sono particolarmente adatti al taglio di alluminio e acciaio inossidabile. Può anche essere utilizzato per il taglio a pila, il taglio di forme e la smussatura delle lastre.
Oltre ai tre metodi di taglio sopra descritti, altri metodi di taglio termico vengono utilizzati occasionalmente per applicazioni specifiche, ad esempio, al posto dell'arco di carbone per la raschiatura è possibile utilizzare il processo con arco di metallo schermato. Ciò, tuttavia, implica l'uso di corrente più elevata rispetto alla saldatura, sebbene l'attrezzatura utilizzata resti sostanzialmente la stessa sia per la saldatura che per il taglio.
Il fascio di elettroni e il raggio laser possono anche essere impiegati per tagliare metalli, ma il loro uso è limitato a causa dell'elevato costo iniziale delle apparecchiature.
