Plazma

Proces rezania

Metóda rezania plazmou, je z troch tu prezentovaných metód, tou nejuniverzálnejšou. Veľmi výkonný plazmový lúč sa pri tejto metóde delenia materiálu používa k lokálnému roztaveniu materiálu, ktorý je následne rezaný. K tvorbe plazmového lúča prichádza v plazmovom horáku, kde pomocou elektrického napätia prichádza k ionizácii rezného plynu, ktorý sa v priestore plazmovej komory (medzi elektródou a tryskou) stáva elektricky vodivým a následne vytvorý plazmový oblúk vystupujúci s veľkou kinetickou energiou ústím trysky (často chladenej kvapalinou) smerom k rezanému materiálu. Teplota takto vytvoreného oblúku sa pohybuje okolo 30 000 ° C. 

Kyslík, dusík, dusíkovo-vodíkové zmesi, argon-vodíkové zmesi, ale veľmi často tiež stlačený vzduch sú používané ako hlavné plyny pre plazmové rezanie. Plazmou je možné rezať všetky elektricky vodivé materiály; pri použití špeciálnej varianty tohto postupu môžu byť oddelené aj nevodivé izolačné materiály, ako napríklad plasty.

Plazmový lúč veľmi vysokej teploty taví materiál a vyfukuje nespálenú časť taveniny z reznej špáry, ktorá je vytváraná pohybom plazmového horáku nad materiálom. Tento proces je svojim veľkým počtom parametrov (rezací prúd, otvor trysky, rezná rýchlosť, zloženie plynu, vzdialenosť plazmového horáku od obrobku, atď), individuálne nastaviteľný. Viacmenej z dôvodu jeho vysokej zložitosti táto metóda vyžaduje odbornú obsluhu.

Plazmová technológia delenia materiálu je veľmi využívaná aj v podobe ručného rezania.  Vzhľadom k potenciálu tejto technológie a jej vývoju v uplynulých rokoch, je dnes  bežne využívaná na CNC portáloch. V tomto prípade nájdu svoje uplatnenie hlavne zdroje s rezným výkonom nad 100A.

Ručné rezanie plazmou je široko používané pri separácii odpadu, v remeslách, rovnako tak aj pri malovýrobe a stavbe lodí. V ručnej či automatizovanej podobe je proces taktiež využívaný na odstránenie zvarov drážkovaním, drážkovanie a odstránenie hrdze a nečistôt z povrchu materiálu, ktorý je následne pripravený pre ďalšie použitie. Automatizovanú variantu je možno nájsť všade tam, kde je akýkoľvek druh kovových materiálov rezaných ako polotovar. Ako príklad použitia možno uviesť lodenice, agrotechniku, oceľové konštrukcie alebo ťažké strojárenstvo.

  

Laserový LÚČ

Proces rezania

Laserový lúč sa používa na rezanie takmer všetkých materiálov. Napríklad ocele, neželezných kovov, plastov, keramiky, dreva, .... Viacmenej maximálna hranica hrúbky materiálu je 50mm pre vysoko legované ocele a 25mm pre nelegované a nízkolegované ocele, rovnako ako pre neželezné kovy. CO2, rovnako ako vláknové lasery sú používané pre generovanie lúča a jeho prenesenie na rezaný materiál.

Použitie kyslíku prebieha podľa rovnakých princípov, ktoré boli popísané v predošlej časti “Rezanie kyslíkom”. Iba nahriatie materiálu na teplotu vznietenia je dosiahnuté pomocou laserového lúča.

Laserový lúč taví materiál po celej hrúbke, podobne ako pri rezaní plazmou. Na rozdiel od plazmového oblúku však používá ako zdroj energie laserový lúč. Skvapalnený materiál je pomocou tlaku plynu vyfukovaný z reznej špáry.  Neviskózne, nízkoviskózne, organické materiály, plasty sú tepelným procesom spálené alebo odparené a vyfúknuté von z rezu bez tavenia. Výhodou laserového delenia je dosahovaná nízka drsnosť povrchu a presnosť uhlu rezu, často bez nárokov na jeho ďaľšie opracovanie.

Proces rezania laserovým lúčom a jeho varianty sa používajú v automatizovaných výrobných procesoch v oblastiach s vysokými požadavkami na drsnosť rezného povrchu a presnosť uhlu rezu, prevažne pre nižšie hrúbky materiálu do 12mm. Výhodou je, že kvalita rezu umožňuje použitie bez nutnosti ďaľších výrobných operácií.  Pri použití pre väčšie hrúbky je nutné zvážiť pomer vyššej investície do laserovej technológie a dosiahnuteľnej kvality a rýchlosti rezu, pretože kvalita, aj rýchlosť rezu sa s vyššou hrúbkou materiálu výrazne znižuje a lepších výsledkov je možné dosiahnúť  plazmovým rezaním. Hranica efektívneho použitia laseru je v súčastnosti v závislosti na podmienkach (tzn.: druh stroja, požadovanej kvalite rezu a nákladov na rez) 5 – 20mm.

 

 

RezAnIE kyslíkOm

Proces rezania

Tento druh rezania sa používa pre väčšie hrúbky materiálov, v praxi už od cca 15mm, pričom pri hrúbke okolo 35mm už v podstate nemá konkurenciu.

Pri tomto type rezania sa používa kyslík ako rezací plyn. Nahrievacím plynom je najčastejšie používaný acetylén, propan, zemný plyn a ich zmesi. Pre zahájenie procesu je potrebné materiál najprv zahriať nahrievacím plameňom na teplotu vznietenia, ktorá umožňuje spustiť proces rezania. Vedlajším efektom je tiež očistenie povrchu materiálu od všetkých nečistôt, ako sú hrdza, okuje, atď. Až keď je dosiahnutá teplota vznietenia, je spustený rezný plameň (kyslík) a začína proces exotermickej reakcie, taviaci materiál do hĺbky a to v smere plameňa.

Počas procesu je materiál roztavený na vysoko tekutú strusku, ktorá je tlakom rezného plynu vyfukovaná von zo spodnej časti reznej špáry. Rozhodujúcim faktorom tejto metódy je reaktivita materiálu s kyslíkom a ďalej, že teplota vzplanutia materiálu je nižšia, ako je jeho teplota tavenia. Okrem toho je pre proces zásadná skutočnosť, že struska má nízku viskozitu (tekutosť), a že tepelná vodivosť materiálu, ktorý má byť rezaný, je na úrovni, keď umožňuje tavenie materiálu a strusky, ale nespôsobuje natavovanie alebo deformáciu rezaných hrán. Napríklad hliník a zliatiny medi sú pre rezanie kyslíkom nevhodné, avšak bežné konštrukčné ocele, nízko legované ocele, oceloliatiny a zliatiny titanu, sú pre tento proces naopak vhodné. Najčastejšie delený materiál je bežná konštrukčná oceľ.

Dosiahnuteľná rýchlosť rezania je závislá na type a hrúbke rezaného materiálu a druhu použitého plynu. Pri optimálnom nastavení vystupuje plameň v zvislom smere na spodnej strane výpalku.

Ručné rezanie kyslíkom ( autogén) je široko používané pri separácii odpadu, demontáži priemyslových stavieb, v remeslách, v lodeniciach a podobne.

Automatizované procesy delenia môžeme nájsť všade tam, kde je potrebná príprava ocelových dielov väčších hrúbok z deskového polotovaru. Ako príklad použitia možno uviesť lodenice, oceľové konštrukcie alebo tažké strojárenstvo.