Otojen Alevle Kesme - Metal İşlemede En Eski Kesme Yöntemlerinden Biri
Otojen alevli kesim, 100 yılı aşkın bir sürenin ardından metal endüstrisinde hala önemini korumaktadır. Süreç, karbonun bir oksijen jeti ile yanmasına (oksidasyon) dayanmaktadır. Özellikle üst sac kalınlığı aralığında alevli kesim vazgeçilmezdir.
Alevle kesme nedir ve tam olarak nasıl çalışır?
Oksi yakıtla kesme işlemi, genel yapısal çeliklerin kesme işlemidir.Hem manuel (el torcu) hem de otomatik(oksijen kesim makinesi, kaliteli kesimler) şekilde uygulanmaktadır. Otojen alevle kesme işlemi (mekanize), yüksek mukavemetli çeliklerin ve lazerle kesme ve plazma kesme gibi diğer kesme işlemlerinin gelişmesi nedeniyle günden güne önemini yitirmeye başlamıştır.
Bununla birlikte, 20 mm'den itibaren sac kalınlıkları için hala ekonomik bir tercih olarak önemini korur. Oksi yakıtla kesme, işlem için gereken enerjinin önemli bir bölümünün malzemenin yakılmasından geldiği bir yanma/oksidasyon işlemidir. Metaller oksidasyon sırasında oksijenle reaksiyona girer.
Oksi yakıtlı kesim, aynı anda birkaç kesme torcu ile çalışmanıza olanak tanır.
Yanıcı bir gaz-oksijen karışımı olan ısıtma alevi, kesme noktasını tutuşma sıcaklığına kadar ısıtır. Bu sıcaklık sağlandıktan sonra, kesme oksijeni eklenir ve kesme işlemi başlatılır.
Kesme oksijen jetinde, çelik yanarak demir oksit (cüruf) oluşturur.Cüruf, kesme oksijen jetinin basıncı ve çıkış hızı ile kesim yüzeyinden dışarı atılır. Alevle kesme işleminin yapılabilmesi için çeliğin "alev ile kesilebilir" olması gerekir.
Bu nedenle temel koşul, tutuşma sıcaklığının (~1,150 °C) erime sıcaklığından (~1,500 °C) daha düşük olmasıdır.
Hangi gaz kullanılmalıdır ve oksijenin saflığı süreci etkiler mi?
Kesme işlemi için yakıt gazları
- Asetilen
- Propan
- Doğal gaz (metan)
- Etilen
Otomatik alevle kesme uygulamaları söz konusu olduğunda, ekonomik verimlilik önemli bir kriter olmakla birlikte; gaz arzı, gaz fiyatları, gaz tüketimi vb. operasyonel koşullar da önemlidir.Güçlü bir ısıtma alevi (yanıcı gaz ), kesme işleminin başlaması ve daha sonraki alev kesme işlemi için önemlidir. Hidrokarbon bileşiklerinin yanması iki aşamada gerçekleşir. Sağlanan ısıtma oksijeni nedeniyle birincil alevde kısmi yanma oluşur. Ortam havasından oksijenin emilmesi ile yanıcı gaz ikincil alevde tamamen yanar.
Asetilen
- En yüksek alev sıcaklığı ve birincil alev gücü
- Diğer yanıcı gazlara kıyasla yüksek kesme performansı
- Sürekli gaz tüketimi > 500 l/saat olması durumunda, birkaç gaz tüpünün bağlanması gerekir (tüp demeti).
- Bu nedenle gaz beslemesi propan/etilenden daha karmaşıktır.
Propan
- Düşük birincil alev gücü; dolayısıyla düşük kesme performansı (özellikle eğimli kesimlerde)
- Uzun ısıtma ve delme süreleri
- Isıtma alevi için oksijen tüketimi, asetilene kıyasla yaklaşık dört kat daha fazladır.
- Propan sıvı halde depolanır, bu da daha fazla gazın depolanabileceği anlamına gelir.
Oksijenin Görevleri
Kesici Oksijen
Kesim oksijeni proses gazıdır, aşağıdaki görevlere sahiptir:
- Çeliği oksitlemek (yakmak)
- Reaksiyon ürünlerini (cüruf, demir oksitler) kesim bölgesinden dışarı atmak
Isıtılmış Oksijen
Yanıcı gazı (ısıtma alevi) yakmak için ısıtma oksijeni gereklidir. Yüksek alev çıkışı, daha verimli alev kesimi sağlar.
Oksijenin standart saflığı/kalitesi hacimce %99,5'tir (N25). Bu kalite alevle kesme işlemi için yeterlidir.
Daha yüksek oksijen saflığı ile, örneğin %99,95 Hacim (N35), daha iyi kesim kalitesi ile daha yüksek bir kesim performansı elde edilir.
Hangi malzemeler alevle kesilebilir ve karbon eşdeğeri ne anlama gelir?
Alevle kesme koşullarını karşılayan malzemeler şunlardır
- Karbon çelik
- Düşük alaşımlı çelik
- Dökme çelik
- Titanyum
Çelik alaşımlarının alevle kesilebilirliği:
Kesilebilirliği sadece C içeriği değil, aynı zamanda diğer alaşım elementlerinin sayısı ve miktarını da etkiler.
|
Alaşım Elementleri |
Özellikleri |
| Kabon |
Maksimum %0,3 C'ye sahip çelikler dahil tüm alaşımsız, karbon çelikleri. Daha yüksek C içeriği daha yüksek bir ön ısıtma sıcaklığı gerektirir, C için üst sınır %2'dir. |
| Silisyum | Maksimum %2,5 Si içeren, maksimum %0,25 C içerikli çelikler |
| Mangan | %13 Mn ve %1.3 C'a kadar saf manganlı çelikler |
| Krom |
Artan Cr içeriği kesim kabiliyetini düşürür, maksimum Cr içeriği %2.2 |
|
Nikel |
Maksimum %5 Ni içeren çelikler alevle sorunsuz kesilebilir. |
| Bakır | Maksimum %0.7 Cu içeren çelikler |
| Tungsten |
W içeriği, %0.8 C ile maksimum %10 olabilir. |
| Molibden |
Mo alev ile kesim kabiliyetini düşürür. |
| Alüminyum |
Olağan Al paylaşımları kesilebilirliği etkilemez |
Karbon Eşdeğeri
Yapı çeliklerinin yaklaşık %80'i herhangi bir sorun olmadan, yani ilave ısıtma olmadan alevle kesilebilir.> 30 mm sac kalınlıkları için ön ısıtma gerekli olabilir. Ön ısıtmayı belirlemek için karbon eşdeğeri formülü kullanılabilir. Çelik için karbon eşdeğeri, sertleşmeyi önlemek amacı ile malzeme cinsine ve kalınlığına bağlı olarak belirlenir.
Emniyetli Kesim
Alevle kesme sırasında çeşitli sağlık ve güvenlik sorunları ortaya çıkabilir:
| Duman, Toz |
|
|
Azotlu gazlar veya Azot oksitler, NOx |
|
| Optik Radyasyon |
Isıtıcı alevin yaydığı optik radyasyon göz hasarına neden olabilir. |
| Gürültü |
Alevle kesme sırasında, özellikle yüksek kesim kapasiteli nozullarda gürültü seviyesi 85 dB'yi geçebilir |
Özellikle kapalı alanlarda zararlı gazlar, buharlar, duman ve tozlar çıkarılmalıdır.