#04 Tepelné delenie materiálu

Pod pojmom tepelné delenie materiálu rozumieme technológiu rezania, ktorá pracuje na princípe lokálneho natavenia, spaľovania a odparovania materiálu.

Tepelné delenie materiálu | Namiesto triesky vzniká odpadový materiál nazývaný struska. Energia potrebná na vyvolanie tohto javu je dodávaná rôznymi tepelnými zdrojmi ako sú laser, plazma či plameň. Tepelne možno deliť širokú škálu materiálov od konštrukčných ocelí a zliatin cez neželezné kovy a ich zliatiny, ako meď a hliník, až po vysoko reaktívne materiály a nekovové materiály.

  • Delenie materiálu za pomoci plazmového oblúka
  • Delenie materiálu za pomoci autogénu
  • Delenie materiáu za pomoci elektrónového zväzku

Tepelné delenie materiálu za pomoci plazmového oblúka

Plazmu je možné charakterizovať ako vysoko vodivý plyn zložený z iónov, elektrónov a neutrálnych častíc. Plazmový oblúk sa používa na delenie ocele a ďalších kovových materiálov rôznych hrúbok pomocou plazmového horáka. V tomto procese je inertný plyn vháňaný vysokou rýchlosťou cez dýzu von z trysky, kde sa vysokonapäťovou iskrou zapáli elektrický oblúk, čím plyn ionizuje a uzatvorí elektrický obvod s povrchom rezaného materiálu. Vtedy sa vytvorí plazmový oblúk vysokej teploty, ktorý je dostatočne horúci na roztavenie rezaného kovu a pohybuje sa dostatočne rýchlo na oddelenie roztaveného kovu rezom. Plyn prúdiaci vysokou rýchlosťou zároveň odstráni roztavený prebytočný materiál z reznej medzery. Zariadenie na rezanie plazmou je tvorené elektrickým zdrojom, riadiacou jednotkou, plazmovým horákom a manipulačným zariadením.

Tento proces si môžete pozrieť na videu:

Delenie materiálu za pomoci autogénu

Delenie materiálu za pomoci autogénu je tavný spôsob delenia materiálu. Princíp rezania kyslíko-acetylénovým plameňom spočíva v ohriatí materiálu na teplotu jeho spaľovania v prúde čistého kyslíka pri teplotách pod bodom tavenia, bez toho aby došlo k roztaveniu kovu. Materiál sa predhrieva na zápalnú teplotu (cca 1100°C), následne sa pridá prúd kyslíku spolu so znižujúcou sa dávkou horľavej zložky plynu na predhriate miesto, ktorý spôsobí spaľovanie materiálu. Pri spaľovaní vzniká teplo, ktoré ďalej zahrieva miesto rezu do hĺbky materiálu a vzniká tak tepelne ovplyvnená oblasť materiálu. Odpadový materiál je prúdom kyslíku vyfúknutý preč z miesta rezu. Pomalým pohybom horáku takto vzniká v požadovanom smere úzka rezná medzera. Plynová zmes je tvorená oxidačnou zložkou (kyslík) a horľavou zložkou (acetylén). Autogénové rezanie umožňuje rezať materiál na náročne dosiahnuteľných miestach a v ľubovoľnej pozícii. Jedná sa o pomerne lacný spôsob rezania, ktorý ale umožňuje rezať iba oceľ, pri rezaní vzniká široká tepelne ovplyvnená oblasť a rezné hrany majú nekvalitný povrch.

Detaily tejto technológie si môžete pozrieť na videu:

Delenie materiáu za pomoci elektrónového zväzku

V praxi je elektrónový lúč využívaný predovšetkým na zváranie, pájanie a vŕtanie hlbokých dier s malými priemermi. Pri rezaní a tepelnom spracovaní je táto technológia nahradená využitím laserov.

Technológia delenia materiálu zväzkom elektrónov využíva kinetickú energiu urýchleného prúdu elektrónov. Prúd urýchlených a zaostrených elektrónov dopadá na materiál, kde sa časť elektrónov odrazí (tzv. primárne elektróny), narazia do ďalších elektrónov, ktoré vyrazia do priestoru nad povrchom materiálu( sekundárne elektróny) a časť elektrónov vďaka svojej vysokej kinetickej energii prenikne hlboko do materiálu. Práve kvôli tomuto voľnému pohybu elektrónov je nutné rezanie vykonávať vo vákuu. Teplo vzniká, keď elektrón začne pri zrážkach s časticami materiálu brzdiť a jeho kinetická energia sa mení na tepelnú. Tepelná energia sa koncentruje pod povrchom materiálu v dôsledku čoho sa materiál začne erupčne odparovať.

Princíp tejto technológie si môžete osvojiť kliknutím na odkaz:

Zdroj:

Autor: Peter Čurma | Daily Automation