การตัดโลหะด้วยออกซิเจน: เทคโนโลยี อุปกรณ์ที่จำเป็น ข้อควรระวังเพื่อความปลอดภัย

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

การตัดโลหะด้วยออกซิเจน (ในวรรณคดี คุณสามารถหาคำว่า "การตัดด้วยออกซิเจน") ถูกใช้อย่างแข็งขันในอุตสาหกรรมสำหรับการตัดวัสดุแผ่นจากเหล็กและโลหะผสมอื่นๆ เป็นชิ้นงานที่มีความยาวตามต้องการ นอกจากนี้ เทคโนโลยีนี้ใช้ในการซ่อมแซมและรื้อโครงสร้างจำนวนมาก ความนิยมนั้นเกิดจากความเรียบง่ายและต้นทุนของอุปกรณ์ที่ต่ำ เช่นเดียวกับความปลอดภัยในระดับสูง บทความนี้ประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับเทคโนโลยี อุปกรณ์ที่จำเป็น และข้อควรระวังเพื่อความปลอดภัยขั้นพื้นฐานสำหรับการตัดโลหะและวัสดุอื่นๆ ด้วยออกซิเจนด้วยออกซิเจน

พื้นฐานเทคโนโลยี

ก่อนตัด แนะนำให้อุ่นโลหะด้วยเปลวไฟ สิ่งนี้ใช้ได้กับวัสดุที่มีหน้าตัดขนาดใหญ่เท่านั้น เปลวไฟดังกล่าวเกิดขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาของออกซิเจนกับก๊าซ หากละเลยคำแนะนำนี้ โลหะก็จะนำไปสู่การแปรปรวน อย่างไรก็ตาม หากรูปทรงเรขาคณิตของชิ้นตัดไม่สำคัญ เช่น เมื่อทำการรื้อโครงสร้างที่ทำจากเหล็กก่อสร้าง เช่นเดียวกับเมื่อตัดแผ่นผนังบาง การเชื่อมด้วยแก๊ส และการตัดด้วยออกซิเจนของโลหะโดยไม่ให้ความร้อนกับผลิตภัณฑ์

อุณหภูมิสูงในบริเวณตัดทำได้โดยการเผาไหม้ออกซิเจนบริสุทธิ์สูงจากกระบอกสูบ ถังโลหะแรงดันสูงมากมีออกซิเจน 99 ถึง 99.8% หากใช้ออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์ธรรมดาเพื่อให้ความร้อน (โดยคร่าวคือ อากาศในบรรยากาศ) จำเป็นต้องใช้ออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงสำหรับการตัดโลหะด้วยออกซิเจนอย่างมีประสิทธิภาพ

การเตรียมพื้นผิว

ถ้างานคือการตัดวัตถุขนาดใหญ่เป็นชิ้นที่เคลื่อนย้ายได้และต้องกำจัดทิ้ง การเตรียมพื้นผิวสามารถละเว้นได้ เครื่องตัดจะรับมือกับงานนี้ในเวลาที่สั้นที่สุด อีกสิ่งหนึ่งคือการผลิตผลิตภัณฑ์ใหม่ ในกรณีนี้ สิ่งสำคัญคือต้องได้แนวตัดคุณภาพสูง ทำความสะอาดจากตะกรันและการรวมตัวที่ไม่ต้องการอื่นๆ การตัดโลหะด้วยออกซิเจนและเชื้อเพลิงนำหน้าด้วยการทำความสะอาดวัสดุอย่างทั่วถึง

มีหลายวิธีในการกำจัดมลพิษ ที่นิยมมากที่สุดคือการทำความร้อนพื้นผิวด้วยเปลวไฟก๊าซและการทำความสะอาดทางกล วิธีแรกนั้นง่ายที่สุด ช่วยให้คุณขจัดตะกรันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นศัตรูตัวร้ายที่สุดของช่างเชื่อมแก๊ส สาระสำคัญอยู่ที่การให้ความร้อนของพื้นผิวโลหะจนถึงอุณหภูมิวิกฤต วิธีที่สองมีราคาแพงกว่าและต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ (เครื่องพ่นทราย มีดโกน แปรง ฯลฯ) และช่างฝีมือ

ข้อกำหนดสำหรับวัสดุ

การตัดโลหะด้วยออกซิเจนฟลักซ์อาจใช้กับเหล็กและโลหะผสมทุกเกรดได้ เงื่อนไขหลักประการหนึ่งคือจุดหลอมเหลวและอุณหภูมิจุดติดไฟ สำหรับขั้นตอนปกติของกระบวนการ ตัวบ่งชี้แรกต้องสูงกว่าตัวที่สองอย่างมาก เป็นที่ชัดเจนว่าทำไม มิฉะนั้น วัสดุจะละลายมากกว่าการเผาไหม้ ซึ่งจะนำไปสู่การก่อตัวของเส้นริ้ว เส้นตัดจะมีลักษณะที่ไม่ถูกต้อง ซึ่งมักจะทำให้ไม่สามารถดำเนินการกับชิ้นส่วนบนเครื่องจักรตัดเฉือนเพิ่มเติมอันเป็นผลมาจากการเคลื่อนของฐาน นอกจากนี้ ชั้นโลหะดังกล่าวอาจมีคุณสมบัติทางกลและทางกายภาพที่ไม่ดี

องค์ประกอบบางอย่างที่เติมเข้าไปเนื่องจากสิ่งสกปรกในองค์ประกอบของเหล็กอาจส่งผลเสียต่อกระบวนการตัดโลหะด้วยออกซิเจนโพรเพน ดังนั้นเหล็กกล้าที่ผ่านกรรมวิธีมากที่สุดคือเหล็กกล้าซึ่งมีปริมาณคาร์บอนไม่เกิน 0.3% ความเร็วตัดไม่ลดลงตามปริมาณคาร์บอนที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม เหล็กมีแนวโน้มที่จะเกิดความร้อนสูงเกินไป การชุบแข็งของชั้นผิวและการเกิดรอยแตกที่ชุบแข็ง ซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นตัวรวมความเค้นและนำไปสู่การแตกหักของชิ้นงานทั้งหมด

ตัดมือ

การตัดโลหะด้วยออกซิเจนขึ้นอยู่กับระดับของระบบอัตโนมัติและการใช้เครื่องจักร แบ่งออกเป็นแบบใช้เครื่องจักรและคู่มือ

การเชื่อมด้วยมือแนะนำให้ใช้ในการผลิตเป็นชุดเล็กและชิ้นเดียว รวมถึงการรื้อถอนโครงสร้างและโครงสร้าง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดช่องว่างจากท่อ การนำสปรูออกจากการหล่อ และอื่นๆ

อุปกรณ์ตัดน้ำมัน Oxyfuel สำหรับโลหะและโลหะผสมมีความคล่องตัวสูง ใช้งานง่าย และเชื่อถือได้ ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้ เทคโนโลยีนี้จึงเป็นที่นิยมมากที่สุดทั้งในองค์กรอุตสาหกรรมและในองค์กรซ่อมแซม

กลไกของกระบวนการ

ในทศวรรษที่ผ่านมา วิทยาการหุ่นยนต์ได้พัฒนาไปอย่างรวดเร็วมาก ทุกวันนี้ หุ่นยนต์ถูกใช้แทบทุกที่ และการตัดโลหะด้วยออกซิเจนอาร์คก็ไม่มีข้อยกเว้น ทุกวันนี้อุปกรณ์ตัด CNC ไม่น่าแปลกใจอีกต่อไป เครื่องจักรเหล่านี้สามารถติดตั้งหัวตัดที่ใช้เชื้อเพลิงออกซิเจนได้หลายแบบ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานที่สูงอยู่แล้วได้อย่างมาก บริษัทและบริษัทชั้นนำด้านการผลิตเครื่องจักรจากต่างประเทศทั้งหมดได้แนะนำอุปกรณ์ดังกล่าวในห่วงโซ่การผลิตมาเป็นเวลานานแล้ว และบริษัทในประเทศก็พยายามตามให้ทัน ระดับการใช้เครื่องจักรของงานเชื่อมโดยเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 80%

สาระสำคัญของการตัดโลหะด้วยออกซิเจนฟลักซ์

การตัดแบบดั้งเดิมไม่เหมาะกับวัสดุทุกชนิด ตัวอย่างเช่น เหล็กกล้าที่ผสมโครเมียมและนิกเกิลตัดได้ยาก ปัญหาที่คล้ายกันเกิดขึ้นเมื่อตัดโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและเหล็กหล่อ

แล้วเทคโนโลยีออกซิเจนฟลักซ์ก็เข้ามาช่วย สาระสำคัญของมันมีดังนี้ ผงฟลักซ์ถูกป้อนเข้าไปในบริเวณตัด สารนี้ติดไฟและไหม้ในระหว่างการตัด โดยปล่อยความร้อนจำนวนมาก ซึ่งทำให้สามารถหลอมคาร์ไบด์ทนไฟ บอไรด์ และโลหะออกไซด์ได้

อุปกรณ์ตัดออกซีฟลักซ์

อาจกล่าวได้ว่าสำหรับการตัดโลหะประเภทนี้ จะใช้อุปกรณ์มาตรฐานทั่วไป นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์จ่ายฟลักซ์ (อุปกรณ์ที่เรียกว่าฟลักซ์ป้อนและหัวตัดออกซิเจนสำหรับตัดโลหะที่มีการจ่ายฟลักซ์) การติดตั้งประเภทนี้โดยทั่วไปคืออุปกรณ์ที่ออกแบบโดยสถาบันวิจัย Avtogenmash URHS อุปกรณ์นี้ออกแบบมาสำหรับการตัดเหล็กที่มีโครเมียมและส่วนผสมที่เป็นโลหะผสมสูง

อุปกรณ์ดังกล่าวยังสามารถใช้สำหรับการตัดด้วยเครื่องจักรโดยการติดตั้งเครื่องป้อนฟลักซ์

เทคนิคการตัดออกซีฟลักซ์

เทคนิคไม่แตกต่างจากวิธีการตัดด้วยออกซิเจนแบบดั้งเดิม กระบวนการนี้สามารถดำเนินการได้ทั้งแบบแมนนวลและแบบกลไกโดยใช้อุปกรณ์ช่วยเหลือ หุ่นยนต์ และอุปกรณ์ นอกจากนี้ยังสามารถเป็นทั้งการแบ่งและพื้นผิว แนะนำสำหรับการตัดและตัดเหล็กที่มีโครเมียมและนิกเกิลในปริมาณสูง (เช่น เหล็กทนไฟ)

คุณลักษณะของการตัดด้วยออกซิเจนฟลักซ์ของเหล็กหล่อ

เมื่อถูกไฟฟลักซ์จะคายความร้อนออกมามากมากจนทำให้เกิดความเย็นของเหล็กหล่อ แก่นแท้ของปรากฏการณ์นี้อยู่ที่การที่คาร์บอนผ่านจากสภาวะอิสระไปสู่สภาวะที่ถูกผูกไว้ กล่าวอีกนัยหนึ่งอะตอมของคาร์บอนในบางพื้นที่ก่อให้เกิดสารประกอบทางเคมีที่มีอะตอมของโลหะ นี้มาพร้อมกับการเสื่อมสภาพในคุณสมบัติทางกลของเหล็กหล่อ (ความแข็งเพิ่มขึ้นก็จะเปราะมากขึ้น) เนื่องจากการเร่งความร้อนและความเย็นทำให้เกิดรอยแตกบนพื้นผิวซึ่งอาจทำให้ผลิตภัณฑ์เสียหายได้

ปัญหาสามารถแก้ไขได้ด้วยการอุ่นโลหะและควบคุมอัตราการเย็นตัวของโลหะ เฉพาะผู้ปฏิบัติงานที่มีคุณสมบัติสูงและมีประสบการณ์กว้างขวางในการทำงานดังกล่าวเท่านั้นที่สามารถรับมือกับงานดังกล่าวได้

คุณลักษณะของการตัดด้วยออกซีฟลักซ์ของโลหะและโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก

ทองแดงต้องอุ่นก่อนตัดเหมือนเหล็กหล่อ เครื่องทำความร้อนดำเนินการที่อุณหภูมิ 800-900 องศาเซลเซียส ทองแดงมีค่าการนำความร้อนสูง ดังนั้นการตัดโดยไม่ให้ความร้อนล่วงหน้าจะส่งผลให้เกิดการบิดเบี้ยวอย่างมาก การบิดเบือนเชิงพื้นที่ และเศษเหล็ก

โลหะผสมทองแดงกับองค์ประกอบอื่น ๆ (ทองเหลือง ทองแดง ฯลฯ) ก็จำเป็นต้องได้รับความร้อนเช่นกัน อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิอุ่นไม่ควรเกิน 500 องศาเซลเซียส

ข้อดีและข้อเสียของเทคโนโลยีตัดเชื้อเพลิงด้วยออกซิเจน

เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีอื่นๆ ในการตัดวัสดุแผ่นที่มีเกรดเหล็กต่างกัน เทคโนโลยีนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดตามแนวโค้ง สำหรับการตัดรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่นอกจากนี้ วิธีนี้ยังช่วยให้คุณได้รูตัน

ข้อดีประการที่สองที่สำคัญมากคือความง่ายในการใช้อุปกรณ์ เครื่องตัดแก๊สมีมวลเล็กน้อยเพื่อให้ช่างเชื่อมใช้งานได้นานโดยไม่เมื่อยล้า สิ่งนี้มีผลในเชิงบวกต่อประสิทธิภาพ

แก๊สเป็นเชื้อเพลิงที่มีราคาไม่แพงนัก และนี่คือประโยชน์ประการที่สาม

ข้อเสียเปรียบที่สำคัญมากของเทคโนโลยีนี้คือการระเบิดของสารที่ใช้ ดังนั้นจึงไม่อนุญาตให้ละเมิดวินัยทางเทคโนโลยี การเพิกเฉยต่อกฎระเบียบด้านความปลอดภัยสามารถนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ร้ายแรง

กฎการทำงานของตัวลดออกซิเจนสำหรับการตัดโลหะ

ก่อนต่อกระปุก พนักงานต้องแน่ใจว่าไม่มีสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิวที่เป็นเกลียว หากมีจำเป็นต้องบำบัดพื้นผิวที่ปนเปื้อนด้วยน้ำมันก๊าดหรือตัวทำละลาย หลังจากล้างระบบและกำจัดสิ่งแปลกปลอมและส่วนประกอบทั้งหมดที่อาจเข้าไปในกระปุกเกียร์และทำให้การทำงานของระบบหยุดชะงัก คุณก็สามารถใส่และยึดน็อตบนกระปุกเกียร์ได้

ติดตั้งกระปุกเกียร์อื่นๆ เช่นเดียวกัน

แก๊สเริ่มต้นโดยการเปิดวาล์วกระบอกสูบอย่างราบรื่น หากสังเกตไม่พบการเบี่ยงเบนจากการทำงาน สามารถเปิดวาล์วได้อย่างสมบูรณ์ หากกระปุกเกียร์เริ่มร้อนขึ้นและมีเสียงผิดปกติ คุณต้องปิดมู่เล่ของถังออกซิเจนทันทีเพื่อทำการตัดโลหะ

ความปลอดภัยในการทำงาน

หลังงานเตรียมการจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีก๊าซรั่ว นี่อาจเป็นอันตรายได้มาก จากนั้นคุณสามารถจุดไฟคัตเตอร์และปรับเปลวไฟได้

หากคุณต้องการหยุดงานชั่วคราว (ไม่เกินสองหรือสามนาที) ก็ปิดวาล์วใบมีด ในกรณีที่หยุดงานเป็นเวลานานจำเป็นต้องปิดตัวลดและวาล์วของถังแก๊ส

เฉพาะคนงานที่ผ่านคำแนะนำที่จำเป็นทั้งหมดเท่านั้นที่ได้รับอนุญาตให้ทำงานในการตัดโลหะด้วยออกซิเจน

ห้ามดำเนินการใด ๆ ใกล้กับถังระเบิดและวัสดุไวไฟ หากทำงานในพื้นที่ปิดขนาดเล็ก พนักงานควรพักผ่อนและสูดอากาศบริสุทธิ์เป็นประจำ

งานเชื่อมในการผลิตที่ดำเนินการอย่างเป็นระบบ (ไม่ใช่ชั่วคราว) ควรดำเนินการในห้องที่มีอุปกรณ์พิเศษ ในขณะเดียวกันพื้นที่ทำงานไม่น้อยกว่าสี่ตารางเมตร ทางเดินระหว่างสถานที่ทำงานควรมีอย่างน้อย 0.8 เมตร

สถานที่นั้นต้องติดตั้งอุปกรณ์กำจัดสารพิษอย่างมีประสิทธิภาพ ความจุควรอยู่ที่ 2500-3000 m³ ต่อ 1 m^{3 ของก๊าซหุงต้ม}

ในกรณีที่มีการติดตั้งสถานที่ทำงานของช่างเชื่อมมากกว่าสิบแห่งในห้องเดียว (การประชุมเชิงปฏิบัติการ) ควรจ่ายก๊าซให้กับพวกเขาไม่ใช่จากกระบอกสูบ แต่จากส่วนกลางจากสถานีจ่ายน้ำมัน อนุญาตให้จ่ายก๊าซจากท่อส่งก๊าซที่มีอยู่

ถังที่มีแก๊สทำงานได้รับอนุญาตให้ขนส่งได้โดยใช้ฝาครอบป้องกันเท่านั้น พวกเขาคือป้องกันวาล์วจากความเสียหายและการปนเปื้อน ห้ามมิให้ขนส่งกระบอกสูบในระยะทางไกลด้วยมือ เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ คุณต้องใช้อุปกรณ์พิเศษและรถเข็น ไม่อนุญาตให้กระบอกสูบกระแทกพื้นหรือกัน

ในถังออกซิเจนสำหรับตัดโลหะ ในกรณีที่ละเมิดเทคโนโลยีและลำดับงาน อาจเกิดส่วนผสมของก๊าซและออกซิเจนที่ระเบิดได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเข้าหาการปรับเกียร์ด้วยความรับผิดชอบ