Czym jest cięcie paliwowo tlenowe? Pytania i odpowiedzi
Fot. Voortman

Czym jest cięcie paliwowo tlenowe? Pytania i odpowiedzi

10/05/2020

Jak ważne jest cięcie paliwowo-tlenowe dla przetwarzania materiału o grubości 50 mm i grubszego?

Firmy, które nie korzystają z tego procesu cięcia, mogą być zaskoczone, gdy dowiadują się o wysokiej jakości najnowocześniejszych paliw tlenowych.

Jeśli firma produkcyjna nie tnie naprawdę dużo grubego metalu, może nie wiedzieć zbyt wiele o zmechanizowanym cięciu paliwowo-tlenowym . To może również prowadzić do przekonania, że technologia nie ma miejsca w nowoczesnych operacjach produkcyjnych.

Francuscy inżynierowie Edmond Fouché i Charles Picard opracowali spawanie tlenowo-acetylenowe w 1903 roku. Proces wymagał użycia czystego tlenu zamiast powietrza, aby wytworzyć płomień wystarczająco gorący, aby stopić stal, na której pochodnia była skupiona.

Dzięki płomieniu tlenowo-acetylenowemu, który może osiągnąć powyżej 3300 ℃, proces okazał się szczególnie przydatny w łączeniu metali wszelkiego rodzaju, w tym stali stopowych i aluminium, przynajmniej do połowy XX wieku, kiedy spawanie łukowe stało się bardziej powszechne przyjęty. Nawet przy tej zmianie spawanie tlenowo-paliwowe jest nadal nauczane w wielu programach spawalniczych, aby zademonstrować ewolucję technologii spawania na przestrzeni lat.

Z drugiej strony, cięcie paliwowo-tlenowe jest nadal stosowane w miejscach, w których blachastal konstrukcyjna są dominującymi przetwarzanymi materiałami.

Aby dowiedzieć się, dlaczego jest to ważne, postaramy się odpowiedzieć na niektóre pytania:

Jakim rodzajem procesu cięcia jest cięcie paliwowo-tlenowe?
Technicznie rzecz biorąc, nie jest to naprawdę cięcie. To bardziej jak szybkie utlenianie, ponieważ krawędź cięcia jest wynikiem reakcji chemicznej.

Reakcja między czystym tlenem a stalą tworzy tlenek żelaza. Płomienie rozgrzewające służą do podniesienia temperatury powierzchni lub krawędzi stali do ok. 980 stopni Celsjusza, na co wskazuje jasnoczerwony blask w stali. Czysty tlen, wprowadzany w drobny strumień wysokociśnieniowy jest następnie kierowany w stronę ogrzewanej sekcji stali. W zmechanizowanych systemach podgrzanie wstępne i strumień tlenu są następnie przesuwane ze stałą prędkością, aby zakończyć proces cięcia.

Jaki materiał może być cięty za pomocą metody paliwowo-tlenowej?
To musi być materiał żelazny. Nie można ciąć aluminium ani stali nierdzewnej.

Gdyby do cięcia metali innych niż stal węglowa użyto technologii paliwowo-tlenowej, nie można by było dużo wyciąć. Ponieważ te metale nieżelazne mają tlenki, których punkt topnienia jest wyższy niż sam metal podstawowy, szybko się utleniają i formuje się skorupa ochronna, w momencie gdy zastosuje się na nich palnik tlenowo-paliwowy. Żaden materiał nie jest usuwany. Stal węglowa wytwarza tlenek o niższej temperaturze topnienia niż on sam, umożliwiając szybki proces utleniania.

Jaki jest najgrubszy materiał, jaki mogę wyciąć na zmechanizowanym stole paliwowo-tlenowym?
Cięcie paliwowo-tlenowe traci część swojej wydajności i zalet na metalu o cieńszej grubości. W tym przypadku warto uważniej przyjrzeć się technologii cięcia laserem i plazmą. Obie technologie wykonają znacznie lepszą robotę, szczególnie w przypadku laserów, które mogą ciąć materiał o grubości od 25 do 32 mm natomiast plazma może ciąć materiał o grubości do 50 mm.

Niektórzy mogą twierdzić, że cięcie materiału o grubości 50 mm może nie mieć sensu w przypadku cięcia paliwowo-tlenowego, ale na pewno warto się temu przyjrzeć, ponieważ jest to opłacalne w obsłudze i może zapewnić przewagę.

W przypadku materiałów o grubości powyżej 100 mm, firmy patrzą na technologię paliwowo-tlenową na zmechanizowanych systemach, ponieważ wiedzą, czego potrzebują i jaką jakość cięcia chcą uzyskać.

Czy sensowne jest posiadanie tylko jednej głowicy tnącej paliwowo-tlenowej na zmechanizowanym systemie tnącym?
Wszystko zależy od aplikacji. Weźmy na przykład firmy usługowo zajmujące się cięciem stali. Możesz wejść do jednego z tych miejsc i zobaczyć np. 12-głowicowy system cięcia paliwowo-tlenowego. Dlaczego tyle głowic tnących? Po prostu firma tnie ogromne ilości stali.

Każda firma w pewnym momencie swojego funkcjonowania, chce iść jeszcze bardziej do przodu i świadczyć coraz większe przeroby, rozszerzając również swój zakres usług by klient pozostał z nimi. Muszą bardziej się starać na rynku i kusić klientów kompleksowością swoich usług. Prześciganie się w ofertach było jest i będzie, a firma, która w jednym miejscu skupi wiele możliwości cięcia oraz zaoferuje swoje usługi w określonym jak najkrótszym czasie na pewno będzie miała przewagę nad tymi co nie są aż tak dostosowani.

Jaki gaz jest zalecany dla zmechanizowanych systemów cięcia paliwowo-tlenowych?
Procesy tlenowo-paliwowe mogą używać różnych paliw gazowych, a najbardziej powszechnym gazem jest acetylen. Inne gazy, które mogą być stosowane to:

  • propylen
  • skroplony gaz naftowy (LPG)
  • propan, butan
  • gaz ziemny
  • wodór

Natomiast większość firm z dostępem do gazu ziemnego wybiera tę drogę. Jest łatwy w konfiguracji i bardzo przystępny cenowo.

Czy potrzebuję doświadczonego operatora, aby jak najlepiej wykorzystać zmechanizowany stół paliwowo-tlenowy?
Był czas, kiedy wydajność stołu do cięcia paliwowo-tlenowego zależała od umiejętności operatora. Ci „krajacze” wiedzieli, jak uzyskać płomień rozgrzewający tuż przed przekłuciem, nie patrząc na wskaźniki.

Wiedzieli, jak dostroić płomień, aby uzyskać jak najwyższą jakości bez patrzenia na mapę cięcia. Ale ten zestaw umiejętności po prostu nie jest tak potrzebny, jak kiedyś. Właśnie dlatego automatyzacja pomogła mniej doświadczonym operatorom szybciej przyspieszyć dzięki nowym, nowoczesnym systemom cięcia paliwem tlenowym.

Obecnie operator systemu może wrzucić parametry do programu: materiał, grubość i rozmiar końcówki tnącej. Ciśnienia gazu są ustawiane automatycznie, a cięcie jest koordynowane przez oprogramowanie CAM.

Ten interfejs kontroli użytkownika naprawdę robi dużą robotę. Skraca przede wszystkim czas w jakim operator normalnie ustawia maszynę, dając mu wygodę w korzystaniu z systemu cięcia paliwowo-tlenowego i możliwość rozpoczęcia produkcji części o wysokiej jakości bez większego nadzoru.

Czy ta automatyzacja została rozszerzona na nadzór nad materiałami eksploatacyjnymi?
Czy system cięcia paliwowo-tlenowy ostrzega operatora, kiedy należy wymienić coś takiego jak końcówki tnące?
Obsługa stołu do cięcia paliwowo-tlenowego wciąż jednak wymaga dobrego technika lub operatora stołu, aby określić, kiedy materiały ulegają zużyciu i trzeba je wymienić.

Podczas cięcia plazmowego operator systemu może zauważyć na przykład, że występują duże wahania napięcia, co wskazuje na problemy związane z wyeksploatowaniem komponentu/ów. Takie ostrzeganie niestety jeszcze nie istnieje w systemie urządzeń tego typu i dlatego nadal ten operator jest potrzebny, aby mógł zauważyć takie rzeczy, jak np. odbiegający od standardu strumień tlenu lub słabo wyglądające krawędzie po cięciu materiału.

Zaprezentowane pytania i odpowiedzi mogą pomóc firmie lepiej zrozumieć proces cięcia paliwowo-tlenowego, ale jeśli firma planuje dodać tę możliwość cięcia, naprawdę musi odpowiedzieć sobie na własny zestaw pytań. Do czego dokładnie będziesz używać stołu do cięcia? Jaka jest praca teraz i jaka będzie w najbliższej przyszłości? Jakich wyników oczekuje? Czy należy rozważyć inny proces?

Poniżej wideo z cięcia paliwowo tlenowego materiału o grubości 120 mm