Zużycie części eksploatacyjnych i zniszczenie palnika

Warsztat |
Cięcie plazmowe
Zużycie części eksploatacyjnych
i zniszczenie palnika przy wypalaniu plazmowym
cz. 2
Cięcie plazmowe jest często operacją bardzo precyzyjną, zwłaszcza przy zastosowaniu najnowszych
urządzeń. Osiągnięcie wymaganych prostopadłości powierzchni po cięciu, jest możliwe tylko dzięki pracy nie
zużytymi elementami eksploatacyjnymi, stosując bezwzględnie odpowiednie parametry cięcia. Blachy cięte
przy zastosowaniu odpowiednich parametrów cięcia pokazuje rysunek 23.
Paweł Wilk
S
trefa wpły wu ciepła, powstająca podczas
cięcia plazmowego, jest bardzo mała – w ynosi maksymalnie do 1 mm głębokości,
w zależności od grubości materiału i zastosowanych
parametrów. W przypadku następującej po cięciu
kolejnej operacji, jaką często jest spawanie, nie ma
konieczności usuwania warstwy materiału o grubości kilku milimetrów za pomocą obróbki skrawaniem (tak jak czasem jest to konieczne przy cięciu
acetylenowo-tlenowym). Należy jednak zaznaczyć,
że przy stosowaniu urządzeń plazmowych, gdzie
gazem plazmo twórczym jest sprężone powietrze,
dochodzi do zjawiska utlenienia powierzchni czołowych blachy. Pozostawienie tej powierzchni nieoczyszczonej (z tzw. zendry) może być przyczyną
powstawania niezgodności w złączu spawanym.
Źle dobrane parametry cięcia, praca nadmiernie
zużytymi elementami eksploatacyjnymi niejednokrotnie mija się z celem. Zdarzają się przypadki,
gdzie celowo wypala się elementami nadającymi się
do wymiany, w celu uzyskania pozornych oszczędności. Najczęściej – owszem, na każdym komplecie
Rys. 23 Prawidłowe powierzchnie po cięciu plazmowym. Widoczne linie zakrzywienia
strumienia plazmy.
60
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie | kwiecień 2013 | www.konstrukcjeinzynierskie.pl
| Warsztat
Cięcie plazmowe
Rys. 24 Wypływka powstała podczas ciecia
blachy o grubości 12 mm zużytą dyszą;
w najwyższym miejscu nawis ma
wysokość około 10 mm
w zależności od sposobu montażu poszczególnych jego elementów. Palniki, w których wymieniane elementy eksploatacyjne,
takie jak dysze czy elektrody,
są wkładane i przytrzymywane
przez osłonę, lub takie, gdzie te
elementy przykręcane są do korelementów eksploatacyjnych zyskujemy, kłopot zaczyna się przy dalszej obróbce detali.
Podczas cięcia elektrodami lub dyszami, które powinny być wymienione, albo w przypadku gwałtownego ich zużycia, mamy do czynienia z powstaniem
znacznego ukosu krawędzi i nadmiernym pojawianiem się wypływki od spodu ciętej blachy, co pokazano na rysunku 24. Usunięcie
nawisów (które są często trudno
usuwalne) może generować dodatkowe koszty.
Wypalanie plazmowe elementami eksploatacyjnymi o znacznym zużyciu może również
powodować nadmierne nagrzewanie ciętego materiału. Powiększona strefa wpływu ciepła
została zaprezentowana na rysunku 25, a rysunek 26 przedstawia powierzchnie czołowe po
cięciu, uszkodzone przez nagłe
zużycie części.
Sposób montażu dysz
i elektrod w uchwycie
Można wyróżnić dwa najczęściej
stosowane rodzaje palników,
pusu palnika.
W przypadku, kiedy przykręcamy ww elementy należy pamiętać aby przed tą operacją skontrolować
gwint zarówno na elektrodzie jak i dyszy. Wkręcenie elementów z wadą fabryczną gwintu, albo
uszkodzonych np. przez bezmyślność operatora,
który pozostawił nowe elementy eksploatacyjne
Rys. 25 Widoczna strefa
wpływu ciepła i duży
ukos krawędzi na blasze
o grubości 3 mm
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie | kwiecień 2013 | www.konstrukcjeinzynierskie.pl
61
Warsztat |
Cięcie plazmowe
Rys. 26 Zniekształcona powierzchnia
czołowa blachy o grubości 20 mm,
widoczne kratery i nierówności
w zasięgu padania odprysków czy iskier
podczas palenia, może spowodować zniszczenie gwintu w korpusie palnika. Regeneracja korpusu z uszkodzonym gwintem lub
gniazdem jest w zasadzie bardzo trudna
i całe zdarzenie może zakończyć się wymianą palnika na nowy.
W niektórych konstrukcjach palników na
elektrodzie lub w gnieździe znajduje się
o-ring, którego zerwanie lub uszkodzenie powoduje brak szczelności połączenia
(przez dyszę może wypływać płyn chłodzący lub gaz, w zależności od konstrukcji
palnika).
Zniszczona powierzchnia czołowa blachy o grubości 20 mm,
Po lewej stronie widoczny obszar nie zniszczony
Nieprawidłowa powierzchnia czołowa
ciętego materiału o grubości 10 mm
Złamanie palnika
Złamanie palnika może nastąpić w przypadku błędu operatora lub braku kontroli nad
wykonywanym cięciem. Źle rozstawione
elementy w programie CNC (w stosunku do
osadzonych żeber, na których leży blacha),
mogą spowodować, iż po wycięciu detalu,
element ten wpadnie pomiędzy żebra w taki
sposób, że jedna jego strona wystawać będzie
ponad poziom blachy. W takim przypadku, gdy palnik zacznie poruszać się ruchem
przyspieszonym do następnego miejsca cięcia, może zahaczyć o napotkaną przeszkodę,
co w konsekwencji spowoduje jego trwałe
zniszczenie i konieczność wymiany.
Rys. 27 Złamany palnik plazmowy
62
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie | kwiecień 2013 | www.konstrukcjeinzynierskie.pl
| Warsztat
Cięcie plazmowe
Inne elementy palnika
Głowice osłonowe (tulejki ochronne) palników
najczęściej zbudowane są ze stopu miedzi i mogą
być pokryte różnymi materiałami. Niektórzy producenci pokrywają je tworzywem odpornym na
wysoką temperaturę np. ebonitem lub innym (rys.
28a). Ich zużycie polega (pomimo odporności wysokotemperaturowej) na zwęglaniu, kruszeniu i odpadaniu (rys. 28b). Czasem osłony te są pokryte
niepalnym włóknem szklanym (rys. 28c). Włókno
szklane poddane długotrwałemu działaniu bardzo
Rys. 28a Głowica osłonowa stosowana
w uchwytach plazmowych
Rys. 28c Tuleja
miedziana głowicy
osłonowej pokryta
materiałem z
włókna szklanego
Rys. 28d Głowica
osłonowa miedziana
zawinięta w materiał
z włókna szklanego;
widoczne uszkodzenia
w postaci wykruszenia
się warstwy ochronnej
Rys. 28e Głowica
osłonowa wykonana
w całości z włókna
szklanego; wyraźnie
widoczne nadpalone
włókna
Rys. 28b Zużyta głowica
osłonowa miedziana; widać
zwęglenie i popękanie osłony
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie | kwiecień 2013 | www.konstrukcjeinzynierskie.pl
63
Warsztat |
Cięcie plazmowe
Rys. 29 Osłona
przeciwodpryskowa ze
spieku ceramicznego
jest odporność na wysoką temperaturę,
duża twardość i wytrzymałość. Wadą natomiast jest ich kruchość.
Opisując elementy palnika należy również wspomnieć o sprężynie dystansowej,
która z reguły jest montowana na głowicę
osłonową. Sprężyna ta (sanki dystansowe,
wysokiej temperatury może się stapiać i zwęglać
(rys. 28e). Istnieje także dużo większe niebezpieczeństwo uszkodzenia wywołane np. otarciami
o cięty materiał (rys. 28d).
Można spotkać również osłony wykonane całkowicie z miedzi i mosiądzu (ich trwałość z reguły jest
największa), a nawet ze spieków ceramicznych.
Spieki ceramiczne stosuje się również do wykonania osłon przeciwodpryskowych (rys. 29). Ich zaletą
Rys. 30a Sprężyna dystansowa
64
Rys. 30b Sanki prowadzące [źródło: www.weldtrade.pl]
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie | kwiecień 2013 | www.konstrukcjeinzynierskie.pl
| Warsztat
Cięcie plazmowe
Rys. 31 Dyfuzor – zawirowywacz
zbudowany ze spieku ceramicznego
Rys. 32 Dyfuzor z tworzywa sztucznego
[źródło: www.weldtrade.pl].
prowadnica dystansowa – rys. 30) ma za zadanie
utrzymać palnik w określonej odległości od powierzchni ciętej, w celu zachowania odpowiednich
parametrów procesu. Inną jej rolą jest poprawienie
widoczności podczas pracy. Sprężyny takie stosuje
się także w celu poprawienia widoczności podczas
pracy. Przy cięciu plazmowym stosuje się także płozy do fazowania czy przebijania otworów, które dają
dodatkowe możliwości i pozwalają na przyspieszenie pracy. Zużycie opisanych wyżej elementów polega na ścieraniu powierzchni przylegających do
materiału ciętego oraz narażeniu na przepalenie,
w przypadku niekorzystnego operowania uchwytem plazmowym.
W konstrukcjach palników stosuje się dyfuzory (zawirowywacze – rys. 31), które dzięki nawierconym
otworkom powodują wirowy ruch gazu (otworki nie
są nawiercone do osi dyfuzora lecz są skierowane
pod pewnym kątem). Wykonane są najczęściej ze
spieków ceramicznych, z tworzywa sztucznego lub
miedzi. Ich zużycie polega na popękaniu i stopniowym wykruszaniu się, z tym że jest to proces bardzo długi i zależny od warunków pracy. Sporadycznie może nastąpić niekontrolowane spalenie (rys.
32) czy nadtopienie krawędzi dyfuzorów.
Podsumowanie
Z racji dużej ilości producentów palników plazmowych, jak również części eksploatacyjnych różniących się konstrukcją, autor nie miał możliwości
omówić wszystkich dostępnych na rynku elementów. Nazwy niektórych artykułów mogą się różnić
w zależności od wytwórcy, a materiały, z których
wykonane są poszczególne części eksploatacyjne,
mimo iż wyglądają podobnie, często są wykonane
z różnych stopów.
Paweł Wilk
LOGITER M
Literatura:
Poradnik inżyniera spawalnictwo, WNT, Warszawa 2005
Rys. 33 Spalony zawirowywacz
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie | kwiecień 2013 | www.konstrukcjeinzynierskie.pl
65