Témata
Reklama

Možnosti zvyšování produktivity strojního dělení plamenem

I když se v době laserů a plazmových zařízení může zdát technologie dělení plamenem překonaná, není to tak úplně pravda. Samozřejmě kvalita řezu provedeného laserem je nesrovnatelně lepší, rychlost dělení na malých tloušťkách vyšší, avšak je nutné zvážit i pořizovací cenu zařízení, případně možnost dělení více hořáky najednou. Jaké vlastně jsou možnosti jednotlivých technologií?

Laserem je dnes možné dělit do tloušťky 20 mm i více. Řez je velmi přesný s malou tepelně ovlivněnou oblastí (TOO), cca 0,5 - 3 mm. Při dělení s přístupem kyslíku může na řezné hraně ulpívat kompaktní tenká vrstva oxidů, která je těžko odstranitelná a může způsobovat problémy při dalším zpracování (svařování, povrchové úpravy). Technologie je vhodná i pro dělení vysokolegovaných ocelí a barevných kovů.
Řezání plazmou je použitelné do tloušťky cca 40 mm. Řez je méně přesný než u laseru, u větších tlouštěk je zkosený. Zkosení lze zmenšit použitím HD plazmy s vyšší koncentrací plazmového paprsku. TOO je větší než u laseru (4 - 10 mm), riziko ulpívání vrstvičky oxidů na řezné hraně je poněkud menší. Lze ho odstranit dělením pod vodou, díky níž se i zúží TOO. Naopak se zvýší tvrdost řezné hrany. Vhodná technologie i pro dělení vysokolegovaných ocelí a barevných kovů.
Dělení plamenem je metoda vhodná pro všechny tloušťky plechu, výhodou je možné použití více hořáků a tím výrazné snížení nákladů na řez. TOO se pohybuje mezi 4 - 10 mm, díky menší rychlosti dělení je vrstva oxidů na řezné hraně snadněji odstranitelná. Přesnost řezu je menší než u předchozích metod, většinou je ale plně dostačující. Řez je kolmý. Jako topný plyn je možno použít běžné uhlovodíky (acetylen, etylen, propylen, propan, zemní plyn). Technologie vhodná pouze pro dělení nelegovaných a nízkolegovaných ocelí.
Z praktického hlediska je dělení plamenem nejvýhodnější technologií pro dělení nelegovaných a nízkolegovaných ocelí běžných tlouštěk (cca 10 - 100 mm) při běžných požadavcích na kvalitu řezu. Díky relativně nízké pořizovací ceně zařízení, nízkým provozním nákladům a jednoduché obsluze a údržbě má před sebou ještě dlouhou budoucnost.
Přestože jde o technologii dávno zvládnutou, vývoj stále není ukončen. Dnes směřuje především do oblasti konstrukce řezacích trysek. Cílem je zvýšení rychlosti dělení při úspoře spotřeby plynů. Cest ke zvýšení produktivity je však samozřejmě více.
Reklama
Reklama
Reklama

Topný plyn

Dobu ohřevu materiálu na zápalnou teplotu, rychlost dělení, spotřebu kyslíku výrazně, a tím i celou ekonomiku dělicího procesu ovlivňuje správná volba topného plynu. Nejproduktivnějším topným plynem je jednoznačně acetylen, vyznačující se nejvýhodnějšími fyzikálními vlastnostmi důležitými pro dělení, jako jsou teplota plamene, výkon primárního plamene, rychlost hoření nebo slučovací teplo. Pro optimální nastavení plamene si také vystačí s nejnižším množstvím kyslíku (1 : 1,1). Ostatní topné plyny, i když jejich pořizovací hodnota je nižší, jsou na tom podstatně hůře. Nezanedbatelná je i čistota řezného kyslíku, která může výraznou měrou ovlivnit rychlost a kvalitu dělení. Firma SIAD doporučuje čistotu minimálně 2,5 (99,5 %).

Výběr správného hořáku

Také typ a konstrukce hořáku výrazně ovlivňuje produktivitu dělení plamenem. V zásadě rozeznáváme dva typy hořáků - injektorový a tlakový. Injektorový hořák je vybaven injektorem, v němž dochází ke vzniku směsi topný plyn - kyslík, která pak proudí do řezací trysky, za níž je zapálena. Díky dobrému promíchání kyslíku a topného plynu je hoření plynulé a hořák je výkonný. Naopak z hlediska bezpečnosti je zde vyšší riziko zničení při zpětném šlehnutí plamene (injektor je umístěn v hořáku). V tlakovém hořáku dochází ke směšování až v řezací trysce. Promíchání je poněkud horší, tím mírně klesá výkon hořáku. Naopak ochrana hořáku proti zničení zpětným šlehnutím je lepší, protože směs proudí až od řezné trysky. Tlakový hořák je výhodnější pro větší tloušťky.

Řezací trysky

Faktorem nejvíce ovlivňujícím produktivitu a kvalitu tepelného dělení je řezací tryska. Můžeme je rozdělit do tří skupin - na standardní, rychlořezné a vysokotlaké. Pracují s tlakem řezného kyslíku postupně do cca 5, 7,5 a 12 barů, rychlost dělení je ve stejném pořadí, tzn. nejvyšší u vysokotlakých. Rozdíl mezi jejich konstrukcemi je v průměru otvoru pro řezací kyslík. Zatímco u standardní trysky je průměr jednoho D, u rychlořezné bude 0,9 D a u vysokotlaké 0,8 D. Zmenšujícím se otvorem vystupuje kyslík vyšší rychlostí (k jeho protlačení je ale potřebný vyšší tlak) a tím umožňuje zvýšení rychlosti dělení. Kromě toho je důležitý i tvar otvoru řezacího kyslíku. Ten může být válcový (dnes už poměrně málo používaný) nebo kónusový (Lavalova tryska), který zvyšuje rychlost proudění kyslíku nad rychlost zvuku. Kónusový tvar je samozřejmě výkonnější.

Pálicí stroje a systém zásobování plyny

Dobrý technický stav a výkonnost pálicího stroje jsou základním předpokladem úspěšného zvládnutí procesu tepelného dělení. Důležité je, aby pálicí stroj dosahoval takových výkonových parametrů (rychlost pojezdu, pracovní tlaky plynů, regulace výšky hořáku), které umožní maximální využití parametrů zvolených řezacích trysek, hořáků a topného plynu. Je dobré, umožňuje-li pálicí stroj dělení více hořáky, neboť s každým přidaným hořákem výrazně roste produktivita dělení a klesají náklady na řez.
Správně zvolený a nainstalovaný systém zásobování technickými plyny (topný plyn a kyslík) je dalším z důležitých předpokladů správné činnosti pálicího zařízení. Nejde přitom jen o dostatečně výkonný zdroj plynů, ale i o správně volenou dimenzi regulačních stanic a přívodních potrubí a hadic, zabezpečující dostatečný přísun potřebného plynu.
Systém jako celek
Správnou volbou topného plynu, hořáku, řezacích trysek a pálicího stroje lze výrazně ovlivnit produktivitu, náklady a kvalitu strojního dělení plamenem. Chceme-li dosáhnout maximálních hodnot produktivity, bývá nejvhodnější výběr následujících prvků systému:
  • topný plyn acetylen;
  • injektorový strojní hořák;
  • vysokotlaká řezací tryska;
  • výkonný pálicí stroj;
  • správně dimenzovaný systém zásobování plyny.
  • V praxi je však většinou nutno řešit celou problematiku případ od případu. V rámci své koncepce snižování nákladů SIAD mico nabízí firma SIAD Technické plyny, s. r. o., komplexní řešení na klíč. Její specialisté jsou připraveni řešit problematiku tepelného dělení přímo u jednotlivých zákazníků, včetně ekonomických rozvah přínosů a nákladů navrhovaného řešení.
    Použité prameny: materiály SIAD, GCE, Kjellberg, Hypertherm a zkušenosti autora
    Reklama
    Vydání #10
    Kód článku: 21010
    Datum: 07. 10. 2002
    Rubrika: Trendy / Spojování a dělení
    Autor:
    Firmy
    Související články
    Laserová technologie Platino pro každého

    Nová verze fiber laseru Platino od italského výrobce Prima Power je jeden z nejúspěšnějších produktů z celého portfolia společnosti. 2D laser postavený na více než konsolidované platformě ze syntetického granitu má na kontě více než 2 000 instalací po celém světě. Stroj byl vybaven a aktualizován důležitými technologickými inovacemi, které přispívají k tomu, že je ještě rychlejší, spolehlivější a produktivnější.

    Harmonizace ve svařování

    Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

    Autogen, plazma či laser?

    Ať ve strojírenském, elektrotechnickém, potravinářském, chemickém či důlním průmyslu, nebo ve stavebnictví, zemědělství a mimo jiné také při výrobě dekoračních předmětů, tam všude nacházejí uplatnění CNC stroje pro termické dělení materiálů.

    Související články
    Revoluce ve svařování laserem

    Nejnovější technologie firmy Trumpf BrightLine Weld pro pevnolátkové lasery umožňuje svařování s nízkým rozstřikováním při rychlostech pohybu, které lze v dnešní době dosáhnout pouze pomocí CO2 laserů. BrightLine Weld umožňuje svary s částečným průvarem pro svařence s přenosem síly nebo svary s úplným průvarem pro svařování trubek a profilů. Tato technologie umožňuje výrazné zvýšení produktivity a energetické účinnosti. Vysoce kvalitní svarové švy se projevují vysokou mechanickou pevností vyrobených dílů. Minimalizované rozstřikování snižuje znečištění obrobku, upínacích zařízení a rovněž optiky. Výsledkem je zkrácení prostojů stroje, méně oprav dílů, vysoká životnost pracovní optiky a následkem toho podstatné snížení nákladů.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    Aktuální možnosti v laserovém svařování

    Laserové svařování lze v dnešní době považovat za velice moderní technologii. Vysoké svařovací rychlosti, štíhlý svar a z toho plynoucí výhody jsou pozitiva, která umožnila začlenění této metody do progresivních výrobních technologií. Tento článek si klade za cíl představit aktuální možnosti laserových svařovacích technologií.

    Nová generace polovodičových laserů s diamantovým sendvičem

    Vědci z univerzity ve Stuttgartu ukázali cestu pro novou generaci polovodičových laserů. Tyto mají být zejména výkonnější a použitelné v nových oblastech. Lasery jsou založeny na diamantovém sendviči.

    Oscilující paprsek laseru pracuje přesněji

    Univerzálním nástrojem naší doby je laser, kterým je možné bezdotykově opracovávat téměř všechny materiály. Ještě lépe a přesněji se podaří materiály řezat nebo gravírovat, když paprsek laseru kmitá.

    Metody spojování využívající principy plastické deformace

    Součástí automobilů je množství nejrůznějších dílů, k jejichž výrobě se používají různé technologické procesy a široké spektrum materiálů. Technologie jako svařování, lepení a mechanické spojování jsou obvykle používány ke spojování jednotlivých dílů během montáže automobilu. Ačkoliv je technologie svařování velmi rozšířená, může svou podstatou ovlivňovat celkovou kvalitu spojovaných částí, jejich přesnost a spolehlivost. Vynaložená energie a síla potřebná pro spojování je při použití lepení nebo mechanických spojů vždy nižší než při svařování. Přitom stále rostou požadavky na vyšší stupeň deformace, produktivitu práce a na nižší náklady spojovacích operací.

    Řezání vysokým tlakem

    Pro řezání drobných a kompletních tvarů kombinovaných (složených) materiálů nebo oceli používá řada podniků řezání vysokoenergetickým kapalinovým paprskem s abrazivem. Na trhu jsou nyní nabízeny tři rozdílné stroje, od základního modelu až po vysoce rychlostní variantu.

    Trhací nýty pro vysoké zátěže

    Strukturální trhací nýty jsou ideální alternativou ke svařování nebo šroubovému spojení. Bezpečně a rychle se instalují a nabízejí značné výhody z hlediska smyku, tahu a dynamického zatížení. Použití strukturálních trhacích nýtů M-Lok při montáži rámů strojů a strojních součástí umožnilo firmě Zahoransky zkrátit jejich výrobní časy.

    Tvoříme historii vodního paprsku

    Každá investice do podniká je spojena s velkým očekáváním. Jistou dávku důvěryhodnosti ve správnou investice může dávat také historie firmy i samotné technologie. Technologie řezání vysokotlakým vodním paprskem Flow slaví v tomto roce již 50 let, resp. 40 let v případě abrazivního vodního paprsku.

    Vplyv ochrannej atmosféry pri zváraní hliníkových zliatin

    Ľahké neželezné kovy ako hliník, horčík, titán a ich zliatiny, ktoré sú používané najmä v automobilovom, leteckom a kozmickom priemysle, musia spĺňať vysoké a často protichodné nároky ako je napríklad dostatočná pevnosť pri zachovaní vysokej ťažnosti alebo dobrá korózna odolnosť. Inak povedané, využívajú sa tam, kde ich náhrada dostupnejšími materiálmi nie je možná. Na zváranie materiálov z ľahkých neželezných kovov je potrebné použiť takú technológiu zvárania, ktorá bude ich vlastnosti degradovať čo najmenej. Celý rad štúdií a doterajších praktických skúseností ukazujú, že väčšina problémov vznikajúcich pri konvenčnom zváraní oblúkovými metódami môže byť potlačená použitím laserového lúča.

    Inovovaná fiber laserová centra

    Dnešní výrobci plechových dílů vyžadují vysoce flexibilní, efektivní a inteligentní řešení. Nové inovace ve výrobě vláknového laseru Prima Power byly navrženy a vyvinuty tak, aby splňovaly tato očekávání. Platino Fiber Evo je nejnovější verzí platformy Platino s více než 2 000 instalací po celém světě, vylepšenou o důležité technologické inovace.

    Nové úkoly v technologii vodních paprsků

    Jednou za dva roky pořádá Oddělení desintegrace materiálů Ústavu geoniky Akademie věd ČR konferenci o technologii vysokorychlostních vodních paprsků. Letos organizátoři pro své setkání vybrali nádherné a inspirativní prostředí Lednicko-Valtického areálu, zapsaného do seznamu světového a kulturního dědictví UNESCO. V pořadí již pátá konference této série přitáhla pozornost mnoha zahraničních a tuzemských odborníků.

    Reklama
    Předplatné MM

    Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

    Proč jsme nejlepší?

    • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
    • Vysoký podíl redakčního obsahu
    • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

    a mnoho dalších benefitů.

    ... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

        Předplatit