Výhody rezania plameňom v praxi možno zhrnúť takto:

• možnosť rezania veľkých priemerov kovových materiálov až do 1 000 mm, s použitím špeciálnych horákov aj do hĺbky až 1 500 mm – dizajn a stavebná oceľ,

• dostupná cena technologických zariadení,

• dostupnosť spotrebného materiálu, najmä priemyselných plynov,

• prenosnosť – mobilita technologických zariadení,

• možnosť zamestnancov s nižším vzdelaním vo výrobe.

Nevýhody:

• nevhodné na rezanie hliníka alebo hliníkovej zliatiny,

• veľký tepelný tok energie v plameni, vysoká energetická spotreba,

• veľká hĺbka tepelného účinku závisí od hrúbky materiálu či rýchlosti reznej hlavy. Rozsah tepelného vplyvu je napríklad pri spaľovaní silnej ocele s hĺbkou mate riálu od 50 mm do 1 – 1,5 mm,

• nízka kvalita – drsnosť povrchu v reze,

• nízka rozmerová a tvarová presnosť (odchýlka dokonca v mm),

• možnosť šikmého sklonu rezu,

• v hraniciach hrúbky 100 – 150 mm sa vyskytujú veľké rezné priestory,

• tvorba plynov, mechanické nečistoty, potreba odsávania.

 

Delenie plazmovým oblúkom

Plazmové delenie sa používa na delenie ocele a ďalších kovov rôznych hrúbok (niekedy aj iných materiálov) pomocou plazmového horáka. V tomto procese je inertný plyn (v niektorých prípadoch stlačený vzduch) fúkaný vysokou rýchlosťou von z trysky a zároveň sa elektrický oblúk tvorí plynom plazmy z trysky na povrch rezaného či sústruženého obrobku/materiálu (Chen et all, 2009). Plazma je dostatočne horúca na roztavenie rezaného kovu a pohybuje sa dostatočne rýchlo na oddelenie roztaveného kovu rezom (Colombo et all, 2009;. GOK, 2010;. Hamada et all, 2010).

 

Výhody a nevýhody technológií rezania plazmou:

Výhody:

• relatívna cenová dostupnosť a jednoduchšie technologické zariadenia,

• prenosnosť, mobilita a kompatibilita technologických zariadení,

• možnosť delenia rôznych kovových materiálov,

• vysoká rýchlosť technologického procesu, najmä v novšej technológii a automatizovaných zariadeniach.

Nevýhody delenia plazmou v praxi možno charakterizovať ako:

• vyššie požiadavky na dodávky, najmä priemyselné plyny a kovy,

• nižšia kvalita povrchu rezu, najmä pri jednoduchších typoch plazmových horákov,

• riziko oka v mieste rezu,

• riziko šikmého zrezania,

• obmedzená hĺbka rezu bežne používaná na zníženie až do hrúbky 150 mm z ocele, na hrubšie materiály je delenie plazmou neekonomické a rezné plochy sú zlej kvality. Vyššie požiadavky na energiu pre špeciálnu techniku, napr. pre rezanie presných rezov u hliníka,

• zvýšené žiarenie, takže spaliny z procesu musia byť z priestorov haly odsávané.

 

Delenie laserom

Laserové delenie je technológia, ktorá sa používa na laserom obrobiteľné materiály, a zvyčajne sa používa vo výrobnom sektore, no začne sa používať v školách, a obľúbené je aj v malých podnikoch. Delenie materiálu laserovým lúčom je vysoko účinný spôsob riadený počítačom. Materiál sa potom topí, horí, odparí sa alebo je unášaný prúdom plynu (Sulaiman Al., et all, 2009), zanechávajúc vysoko kvalitne opracovaný povrch. Priemyselné laserové rezačky (El-Taweel, et all, 2009, Kurt et all, 2009, Shen a Lei, 2011) sa používajú na opracovanie rovných povrchov materiálov , ako aj konštrukcií potrubí (Sundar et all, 2009, Wang, 2000).

 

Výhody laserového delenia v praxi možno zhrnúť takto:

• vhodný na delenie materiálov do hrúbky 10 mm, max. 15 mm,

• zvlášť vhodný na delenie mäkkej ocele a zliatin ocele, hliníka a jeho zliatin,

• vysoká rýchlosť delenia, možnosť mechanizácie a množenie technologického procesu,

• vysoko kvalitný rez rezných plôch (hladký, homogénny povrch),

• vysoká geometrická a tvarová presnosť rezaných materiálov,

• minimálny tepelný vplyv na delený materiály (HAZ), sa vyjadruje len v stotinách či desatinách milimetra,

• laser možno použiť vo vysoko produktívnych zariadeniach a pri opakovanej hromadnej výrobe s garantovanými technickými parametrami procesu a výrobkov vychádzajúcich z laserového rezacieho procesu,

• menej energeticky náročné na jednotku produkcie ako porovnateľné tepelné technologické výrobné procesy,

• práca s laserovým zariadením je veľmi prepracovanou a má vysokú pridanú hodnotu.

Nevýhody rezania laserom v praxi možno charakterizovať ako:

• vysoké počiatočné náklady na obstaranie technického zariadenia,

• vysoké počiatočné náklady na inštaláciu technológie do výrobných zariadení,

• potreba neustáleho získavania plynu z laserového zariadenia,

• emisie žiarenia z laserového lúča,

• potreba kontinuálnej dodávky technických kvapalín a plynov,

• pracovné miesto vysoko náročné na údržbu,

• vyššie požiadavky na úroveň vzdelania pracovníkov na laserovom pracovisku,

• potreba minimálne dvojzmennej prevádzky s vysokým stupňom využitia časového fondu na pracovisku kvôli vysokej ekonomickej nákladovosti laserovej technológie.

Vhodnosť použitia vybraného technologického rezania materiálu podľa hrúbky materiálu a požiadavky na presnosť vyrábaných dielov je uvedená na obrázkoch.

Závery

Tento dokument je určený na poskytovanie počiatočnej technickej a ekonomickej informácie týkajúcej sa porovnania technológií na rezanie kovových materiálov. Porovnaním niektorých parametrov, napríklad výhod používania technológie pre rôzne hrúbky materiálu (oceľ), ale najmä porovnávaním nákladov na nákup technologických zariadení, úverové náklady a náklady na použitie rôznych technologických zariadení vo výrobnom procese. Štatistiky zobrazujú aj najnižšiu úroveň nákladov na nákup a používanie technológie rezania kovu plameňovým horákom (acetylén/kyslík). Najrýchlejší je proces rezania kovu laserovým lúčom. Najpomalším procesom je delenie pomocou AWJ, ten však ako jediný umožňuje zachovať chemické a fyzikálne vlastnosti rezaného materiálu a delenie bez tepelného efektu.

 

Literatúra

Al-Sulaiman F, Yilbas, BS, Ahsan M & Karatas C (2009). CO2 laser cutting of kevlar laminate: Influence of assisting gas pressure. Int. J. Adv. Manuf. Tech. 45 (1 – 2), s. 62 – 70.

Cakicier N, Erdinler S, Ulay G, Korkut S (2010).The effect of protective dye layer applied with different thicknesses on the paper coated blockboard to the roughness and color characteristics. Int. J. Phys. Sci. 5 (14), 2143 – 2149.

Chen JC, Li Y, & Cox RA (2009). Taguchi-based six sigma approach to optimize plasma cutting process: An industrial case study. Int. J. Adv. Manuf. Tech. 41 (7 – 8): 760 – 769.

Colombo V, Concetti A, Ghedini E, Dallavalle S, Fazzioli R, & Vancini M. (2009). Optimization of plasma arc cutting of mild steel thin plates. H. Temp. Mat. Proc. 13 (3 – 4): 267 – 285.

El-Taweel TA, Abdel-Maaboud AM, Azzam BS, & Mohammad AE (2009). Parametric studies on the CO2 laser cutting of kevlar – 49 composite. Int. J. Adv. Manuf. Tech. 40 (9 – 10): 907 – 917.

Engblom, G. (2000). National safety regulations for oxy-fuel cutting and welding equipment. Welding in W., 44 (4): 10.

Ergincan F, Cabuk A, Avdan U (2010). Advanced technologies for archaeological documentation: Patara case. Sci. Res. Essays. 5 (18): 2 615 – 2629.

Gök MS (2010). The effect of different ceramics on the abrasive wear behavior of coating surface produced by the plasma process. Int. J. Phys. Sci. 5 (5): 535 – 546.

Gursoz EL, Prinz FB (1988). Use of robotics and expert systems for the manufacture of structural beams. J. Offshore Mech. Arct. Eng. 110 (4): 330 – 336.

Hamada S, Mogi M, Kanda S (2010). The latest technology of plasma cutting. Yosetsu Gakkai Shi. Jap. Welding Soc. 79 (2): 11 – 23.

Hloch S, Valíček J, Samardzić I, Kozak D, Mullerova J, Gombar M (2008). Experimental study of surface topography created by abrasive waterjet cutting. Strojarstvo. 49 (4): 303 – 309.

Hloch S, Valíček J, Simkulet V (2009). Estimation of the smooth zone maximal depth at surfaces created by Abrasive Waterjet. Int. J. Surf. Sci. Eng. 3: 347 – 359

Hreha P, Hloch S, Valíček J, Monkova K, Monka P, Harnicarova M, Fusek M, Konjatic P (2010). Impact of abrasive mass flow rate when penetrating into a material on its vibration. Tech. Gazette. 17 (4): 475 – 480

Hreha P, Hloch S, Magurová D, Valíček J, Kozak D, Harničárová M, Rankin M (2010). Water Jet Technology Used in Medicine. Tech. Gazette. 17 (2): 237 – 240.

Kurt M, Kaynak Y, Bagci E, Demirer H, Kurt M (2009). Dimensional analyses and surface quality of the laser cutting process for engineering plastics.. Int. J. Adv. Manuf. Tech. 41 (4): 259 – 267.

Lotz M (1995). New developments in oxy fuel cutting of slabs and billets. MPT Int. 18 (5): 52 – 54.

McQuade K (2010). Plasma, oxyfuel and laser: Matching metal cutting needs with the right cutting process. Welding and Cutting, 9 (2): 91 – 94.

Sharma V, Chattopadhyaya S, Hloch S (2011). Multi response optimization of process parameters based on taguchi– fuzzy model for coal cutting by water jet technology. Int. J. Adv. Manuf. Tech. DOI: 10.1007/s00170 – 011 – 3258-x

Shen X, Lei S (2011). Experimental study on operating temperature in laser-assisted milling of silicon nitride ceramics. Int. J. Adv. Manuf. Tech. 52 (1 – 4): 143 – 154.

Sun S, Brandt M, Dargusch MS. (2010). Thermally enhanced machining of hard-to-machine materials A review. Int. J. Mach. T. Manuf. 50 (8): 663 – 680.

Sundar M, Nath AK, Bandyopadhyay DK, Chaudhuri SP, Dey P K, Misra D (2009). Effect of process parameters on the cutting quality in lasox cutting of mild steel. Int. J. Adv. Manuf. Tech. 40 (10): 865 – 874.

Valíček J, Hloch S, Drzik M, Ohlidal M, Madr V, Luptak M, Radvanska A. (2007) An investigation of surfaces generated by abrasive waterjets using optical detection. Stroj. Vestn-J. Mech. Eng. 53: 224 – 232.

Valíček J, Hloch S (2009). Optical measurement of surface and topographical parameters investigation created by Abrasive Waterjet. Int. J. Surf. Sci. Eng. 3 (4): 347 – 359

Valíček J, Hloch S (2010) Using the acoustic sound pressure level for quality prediction of surfaces created by abrasive waterjet. Int. J. Adv. Manuf. Tech. 48 (1 – 4): 193 – 203.

Valíček J, Hloch S, Kozak D (2009) Surface geometric parameters proposal for the advanced control of abrasive waterjet technology. Int. J. Adv. Manuf. Tech. 41 (3 – 4): 323 – 328.

Wang J. (2000). Experimental analysis and optimization of the CO2 laser cutting process for metallic coated sheet steels. Int. J. Adv. Manuf. Tech. 16 (5), 334 – 340.

Willett K (1996). Cutting options for the modern fabricator. Weld. Metal Fab. 64 (5), 186 – 188.

Zaghbani I, Songmene V, Kientzy G, LeHuy H (2010). Evaluation of sustainability of mould steels based on machinability data. Int. J. Mach. Machinability Mat. 7 (1 – 2): 58 – 81.

 

Príspevok je pokračovaním článku Porovnávacia analýza technológií AWJ: http://www.engineering.sk/index.php/clanky2/stroje-a-technologie/782-porovnavacia-analyza-technologii-awj