Snijden met gas: Een uitgebreide gids

1. Inleiding tot gas snijden

Autogeen snijden, ook bekend als autogeen snijden of vlamsnijden, is een zeer effectief snijproces bij de productie van apparatuur.

Oxy-snijapparatuur is eenvoudig en gemakkelijk te bedienen, waardoor het geschikt is voor het snijden van koolstofstaal en gewoon laaggelegeerd staal. Het kan nauwkeurig rechte lijnen, cirkels en verschillende complexe vormen snijden, met een breed scala aan snijdiktes.

Het is ook gemakkelijk te automatiseren, vooral met de toepassing van CNC-technologieDeze trend wordt steeds duidelijker dankzij de foto-elektrische volgtechnologie en snijkoppen van hogere kwaliteit. Snijden met gas produceert schone snijranden en heeft een hogere snijsnelheid. Daarnaast kan autogeen snijden ook direct schuine kanten snijden.

Een gassnijtoorts wordt gebruikt voor het thermisch snijden van materialen door brandbaar gas te mengen met zuurstof om een vlam te produceren. Het wordt ook wel zuurstofsnijden of vlamsnijden genoemd.

Tijdens het snijden met gas verwarmt de vlam het materiaal op het snijpunt voor tot de ontstekingstemperatuur, waarna zuurstof wordt ingespoten om een krachtige oxidatieverbranding van het materiaal te veroorzaken. metaalmateriaal. De resulterende oxideslak wordt weggeblazen door de gasstroom, waardoor een snede ontstaat.

De zuiverheid van zuurstof die gebruikt wordt voor het snijden met gas moet groter zijn dan 99%. Het brandbare gas dat wordt gebruikt is meestal acetyleengas, maar kan ook petroleumgas, aardgas of steenkoolgas zijn.

Acetyleengas levert de hoogste snijefficiëntie en een betere kwaliteit, maar het is duurder. Gassnijapparatuur bestaat voornamelijk uit de snijbrander en de gasbron.

De snijbrander is het gereedschap dat de gasvlam genereert, de warmte-energie voor het snijden overbrengt en reguleert, en de structuur beïnvloedt de snijsnelheid en -kwaliteit. Het gebruik van snelle snijmondstukken kan de snijsnelheid verbeteren, wat resulteert in rechte sneden en gladde oppervlakken.

Voor handmatige bediening gebruiken gas snijbranders zuurstof en brandbaar gas cilinders of generatoren als gasbron. Halfautomatische en automatische snijmachines zijn uitgerust met snijbranderaandrijfmechanismen of coördinaataandrijfmechanismen, contoursnijmechanismen, foto-elektrische tracking of digitale besturingssystemen.

Automatische snijmachines op gas voor massaproductie kunnen worden uitgerust met meerdere snijbranders en computerbesturingssystemen.

2. Mechanisme en voorwaarden voor het snijden met gas

Het metaal op het snijpunt van het werkstuk wordt voorverwarmd tot de ontstekingstemperatuur met behulp van een zuurstof-acetyleenvlam, en dan wordt het krachtig geblazen met een snelle zuivere zuurstofstroom.

Op dit punt ondergaat het metaal intense oxidatie en de opgewekte hitte smelt het metaaloxide tot een vloeistof.

Tegelijkertijd blaast de zuurstofstroom de gesmolten oxide weg, wat resulteert in een zuivere snede in het werkstuk. Door de snijbrander naar voren te bewegen, kan het werkstuk continu worden gesneden.

Om zuurstof te kunnen snijden, moet aan de volgende voorwaarden worden voldaan:

1) De ontbrandingstemperatuur van het metaal moet lager zijn dan het smeltpunt.

2) Het smeltpunt van het metaaloxide moet lager liggen dan het smeltpunt van het metaal.

Zuiver ijzer, koolstofstaal met laag koolstofgehalte, koolstofstaal met gemiddeld koolstofgehalte en gewoon koolstofstaal met laag koolstofgehalte gelegeerd staal voldoen aan de bovenstaande voorwaarden en goede gassnijprestaties hebben. Staal met een hoog koolstofgehalte, gietijzer, roestvrij staal en non-ferrometalen zoals koper en aluminiumzijn moeilijk door zuurstof te snijden.

3) Voldoende warmteafgifte bij verbranding van metaal:

Door testen en analyse is vastgesteld dat tijdens het snijden van laag koolstofstaal ongeveer 70% van de totale vereiste warmte vrijkomt tijdens de verbranding, terwijl vlamvoorverwarming slechts goed is voor 15%-30%. Daarom kan aan deze eis worden voldaan.

4) De thermische geleidbaarheid van het metaal mag niet te hoog zijn:

De thermische geleidbaarheid van het metaal mag niet te hoog zijn, omdat overmatig warmteverlies van de voorverwarmingsvlam en warmteafgifte tijdens het snijproces bij de metalen snijpunt kunnen verhinderen dat het snijproces start of doorgaat. Koper en koperlegeringen kunnen bijvoorbeeld niet worden gesneden vanwege hun hoge thermische geleidbaarheid.

5) Goede vloeibaarheid van het geproduceerde oxide:

De gegenereerde oxide moet goed vloeibaar zijn. Anders kan de oxide niet effectief weggeblazen worden tijdens het snijden, wat het snijproces belemmert.

3. Gassnijapparatuur

Gassnijmachines zijn gemechaniseerde apparaten die handmatige snijbranders vervangen voor het snijden met gas. Ze hebben een hogere productiviteit, betere snijkwaliteit, minder arbeidsintensiviteit en lagere kosten in vergelijking met handmatig gas snijden.

1) Halfautomatische gas snijmachine:

Het bestaat uit een kleine slede die het snijmondstuk automatisch langs een speciaal spoor beweegt, maar het traject van het spoor moet handmatig worden aangepast.

2) Profielsnijmachine op gas:

Portaaltype: Het snijmondstuk wordt door wielen langs het profiel aangedreven.

Zwenkarmtype: Het snijmondstuk wordt aangedreven door een zwenkarmmechanisme.

3) Foto-elektrische volgsnijmachine op gas:

Dit geautomatiseerde snijgassysteem gebruikt de principes van foto-elektrisch volgen om automatisch patronen te volgen en de snijbrander aan te drijven voor het snijden van profielen.

4) CNC-gassnijmachine:

CNC staat voor Computer Numerical Control, een nieuwe besturingsmethode waarbij instructies (of programma's) voor het besturen van bewerkingsmachines of apparatuur in digitale vorm worden gegeven. Wanneer deze instructies worden doorgegeven aan de besturingsapparatuur van een CNC automatische gassnijmachine, kan de machine automatisch snijden volgens het opgegeven programma.

4. Gassnijproces

Het gas snijproces omvat voornamelijk de druk van de snijzuurstof, de snijsnelheid, de efficiëntie van de voorverwarmingsvlam, de kantelhoek van het snijmondstuk en het werkstuk en de afstand tussen het snijmondstuk en het werkstuk.

1) Druk van de snijzuurstof:

Het wordt beïnvloed door de dikte van het werkstuk, het type snijmondstuk en de zuiverheid van de zuurstof.

Bij het snijden van dunne materialen is een kleinere grootte snijmondstuk en een lagere zuurstofdruk worden geselecteerd.

De zuiverheid van de zuurstof heeft een aanzienlijke invloed op de snijsnelheid, het gasverbruik en de snijkwaliteit.

2) Snijsnelheid:

Dit hangt af van de dikte van het werkstuk en de vorm van de snijmond. Naarmate de dikte toeneemt, neemt de snijsnelheid af.

De snijsnelheid mag niet te hoog of te laag zijn, omdat dit kan leiden tot overmatige weerstand en onvolledige sneden.

De juistheid van de snijsnelheid wordt voornamelijk beoordeeld op basis van de hoeveelheid weerstand tijdens de snede.

3) Efficiëntie van de voorverwarmingsvlam:

 Er wordt een neutrale vlam of een licht oxiderende vlam gebruikt voor het voorverwarmen bij het snijden met gas, en er mag geen vlam met carburatie worden gebruikt.

 De efficiëntie van de voorverwarmingsvlam wordt uitgedrukt in de verbruikssnelheid van het brandbare gas per uur.

 De efficiëntie van de voorverwarmingsvlam is gerelateerd aan de dikte van het werkstuk.

4) Kantelhoek van het snijmondstuk en het werkstuk:

De kantelhoek van het snijmondstuk en het werkstuk wordt voornamelijk bepaald door de dikte van het werkstuk.

De kantelhoek van de snijkop en het werkstuk heeft een directe invloed op de snijsnelheid en de luchtweerstand.

Een achterwaartse kanteling kan de weerstand verminderen en de snijsnelheid verhogen.

5) Afstand tussen het snijmondstuk en het werkstukoppervlak:

De afstand tussen het snijmondstuk en het werkstukoppervlak moet worden bepaald op basis van de lengte van de voorverwarmingsvlam en de dikte van het werkstuk, over het algemeen ongeveer 3 tot 5 mm.

Als δ<20mm is, kan de vlam langer zijn en kan de afstand dienovereenkomstig worden vergroot.

Wanneer δ>=20mm, moet de vlam korter zijn en kan de afstand worden verkleind.

6) Kwaliteitseisen voor het snijden met gas:

Het oppervlak van de snede door gas snijden moet glad en schoon zijn, met consistente grove en fijne lijnen. De ijzeroxideslakken die tijdens het gas snijden ontstaan, zijn gemakkelijk los te maken. De opening van de snijlijn moet smal en consistent zijn en er mag geen smelten van de snijlijn optreden. staalplaat randen.

Evaluatiecriteria en indeling van de snijkwaliteit:

a) Oppervlakteruwheid: De oppervlakteruwheid verwijst naar de afstand tussen de pieken en dalen op het snijoppervlak (gemiddelde van vijf willekeurige punten), aangeduid met G.

b) Vlakheid: Vlakheid verwijst naar de mate van oneffenheid langs de snijrichting loodrecht op het snijoppervlak. Het wordt berekend als een percentage van de dikte δ van de gesneden staalplaat, aangegeven met B.

c) Mate van smelten van de bovenrand: Dit verwijst naar de mate van smelten of inzakken tijdens het gas snijproces, gemanifesteerd door de aanwezigheid van ingezakte hoeken en de vorming van intermitterende of continue druppels of gesmolten stroken, aangegeven met S.

d) Afhangende slak: Slakophanging verwijst naar het ijzeroxide dat zich vasthecht aan de onderrand van het snijvlak. Het wordt ingedeeld in verschillende gradaties op basis van de hoeveelheid aanhechting en de moeilijkheid om te verwijderen, aangegeven met Z.

e) Maximale defectafstand: De maximale defectafstand heeft betrekking op het verschijnen van groeven op het snijoppervlak langs de snijlijnrichting als gevolg van trillingen of onderbrekingen, waardoor de oppervlakteruwheid plotseling afneemt. De diepte van de groef ligt tussen 0,32 mm en 1,2 mm en de breedte van de groef is niet meer dan 5 mm. Dergelijke groeven worden beschouwd als defecten. De maximale afstand tussen defecten wordt aangegeven met Q.

f) Rechtheid: Rechtheid verwijst naar de afstand tussen de rechte lijn die het begin- en eindpunt langs de snijrichting verbindt en het kroonvormige wolkensnijoppervlak. Het wordt aangegeven door P.

g) Loodrechtheid: De loodlijn verwijst naar de maximale afwijking tussen het werkelijke snijoppervlak en de loodlijn op het oppervlak van het metaal dat gesneden wordt.

7) Oorzaken en preventiemethoden van veelvoorkomende defecten:

(1) Te grote breedte en ruw oppervlak van de snede:

Dit wordt veroorzaakt door een te hoge druk van de snijzuurstof. Als de zuurstofdruk te laag is, kan de slak niet weggeblazen worden, waardoor de slak aan elkaar kleeft en moeilijk te verwijderen is.

Preventie: Stel de druk van de snijzuurstof in op een geschikt niveau voor de gewenste snijbreedte en oppervlakteruwheid.

(2) Ongelijk oppervlak of smelten van de randen:

Dit wordt veroorzaakt door een te hoge intensiteit van de voorverwarmingsvlam of langzaam snijden snelheid. Een te lage intensiteit van de voorverwarmingsvlam kan leiden tot onderbrekingen in het snijproces en een ongelijk oppervlak.

Preventie: Zorg voor een juiste intensiteit van de voorverwarmingsvlam om een regelmatige en gelijkmatige snede te verkrijgen.

(3) Overmatige weerstand na het snijden:

Dit gebeurt wanneer de snijsnelheid te hoog is, wat resulteert in overmatige weerstand en onvolledige sneden. In ernstige gevallen kan de slak omhoog vliegen en opnieuw verhitten veroorzaken.

Preventie: Stel de snijsnelheid in op een geschikt niveau voor goed snijden zonder overmatige weerstand.

8) Manieren om de oppervlaktekwaliteit van de snede te verbeteren:

(1) De juiste zuurstofdruk voor het snijden:

Een te hoge druk van de snijzuurstof kan leiden tot een bredere snede en een ruw oppervlak, terwijl er zuurstof wordt verspild. Te weinig zuurstof bij het snijden kan ertoe leiden dat de slak aan elkaar kleeft en moeilijk te verwijderen is.

Oplossing: Stel de druk van de snijzuurstof in op een geschikt niveau voor de gewenste snijkwaliteit.

(2) De juiste intensiteit van de voorverwarmingsvlam:

Een te hoge intensiteit van de voorverwarmingsvlam kan leiden tot het smelten van de randen op het snijoppervlak, terwijl een te lage intensiteit onderbrekingen in het snijproces en een ongelijk oppervlak kan veroorzaken.

Oplossing: Zorg voor een juiste intensiteit van de voorverwarmingsvlam voor een gladde en gelijkmatige snede.

(3) Juiste snijsnelheid:

Als de snijsnelheid te hoog is, kan dit leiden tot overmatige weerstand, onvolledige snedes en omhoogvliegende slak, wat leidt tot herverhitting. Als de snijsnelheid te laag is, kunnen de randen van de staalplaat smelten, kan er gas worden verspild en kunnen dunnere platen overmatig vervormen en vastkleven, waardoor reiniging na het snijden moeilijk wordt.

Oplossing: Stel de snijsnelheid in op een geschikt niveau voor de gewenste snijkwaliteit.

5. Voordelen en nadelen van snijden met gas

Voordelen van snijden met gas

1. Snijden met gas is sneller dan andere mechanische snijmethodes, waardoor het efficiënter is.

2. Het is rendabeler om zuurstofacetyleen te gebruiken voor het snijden van secties met moeilijke vormen en diktes die een uitdaging vormen voor mechanische snijmethoden.

3. De investering in snijapparatuur op gas is lager in vergelijking met mechanisch snijden en de apparatuur is licht en draagbaar, waardoor deze geschikt is voor gebruik in het veld.

4. Bij het snijden van kleine bogen kan de snijrichting snel worden veranderd. Bij het snijden van grote werkstukken is het niet nodig om het werkstuk zelf te verplaatsen; alleen de zuurstof-acetyleen vlam hoeft te worden verplaatst om snel te kunnen snijden.

5. Het snijden van gas kan handmatig of mechanisch worden gedaan.

6. De apparatuur is draagbaar en kan ter plaatse worden gebruikt.

7. Groot metalen platen kan snel ter plaatse worden gesneden door de snijbrander te verplaatsen in plaats van het metalen blok.

Nadelen van snijden met gas

1. De maattolerantie is aanzienlijk lager dan die van mechanische snijwerktuigen.

2. Hoewel gas snijden ook metalen kan snijden die gevoelig zijn voor oxidatie, zoals titanium, is dit proces voornamelijk beperkt tot snijstaal en gietijzer in industriële toepassingen.

3. De voorverwarmingsvlam en de uitgestoten gloeiende slak vormen een risico op brand en brandwonden voor operators.

4. Voor brandstofverbranding en metaaloxidatie zijn goede rookbeheersings- en ventilatievoorzieningen nodig.

5. Het snijden van hooggelegeerd staal en gietijzer kan procesverbeteringen vereisen.

6. Het snijden van staal met een hoge hardheid kan voorverwarming vóór het snijden en voortdurende verwarming na het snijden vereisen om de metallurgische structuur en mechanische eigenschappen in de buurt van de snijrand te controleren.

7. Brandsnijden op gas wordt niet aanbevolen voor het snijden over lange afstanden en een groot gebied.

6. Toepassingen van snijden met gas

1. Wijd gebruikt voor staal plaat snijden en het voorbereiden van laskanten.

2. Geschikt voor het snijden van de afsluitsystemen van gietstukken, met snijdiktes tot 300 mm of meer.

3. Voornamelijk gebruikt voor het snijden van verschillende soorten koolstofstaal en laaggelegeerd staal.

4. Bij het snijden van staal met een hoog koolstofgehalte en laaggelegeerd staal met een neiging tot afschrikken, is het, om verharding of barsten aan de snijkant te voorkomen, nodig om de intensiteit van de voorverwarmingsvlam te verhogen en de snijsnelheid te vertragen, of zelfs de snijrand voor te verwarmen. stalen materiaal voor het snijden.