Dělení či řezání kovů

Řezání a dělení kovů - jak a čím?

Pro automatizované řezání kovů se všeobecně používá laserové řezání s kyslíkem či u citlivých materiálů jako titan nebo zirkon se používá argon ( oxidační řezání ) nebo laserové řezání s dusíkem ( tavné řezání ).

Pro ruční řezání a dělení kovů se běžně používají plasmové zdroje pro ruční řezání.

Laserové automatizované řezání

Při laserovém řezání s kyslíkem se nelegovaná nebo nízkolegovaná ocel zahřívá na zápalnou teplotu a spaluje se kyslíkovým paprskem. Během postupu vytlačuje kinetická energie kyslíkového paprsku taveninu a strusku z řezací zóny. Při procesu spalování se uvolňuje přídavná energie, což umožňuj vysokou rychlost řezání. Řezání s kyslíkem zanechává na hraně řezu oxidační vrstvu.

Při řezání s dusíkem se vysoce legované oceli a neželezné kovy zahřívají až na teplotu tavení. Tavenina je z řezací zóny vytlačována kinetickou energií málo reaktivního nebo inertního plynu, což je dusík nebo argon. Protože se ale neuvolňuje žádná přídavná energie ze spalování, je rychlost řezání nižší než při použití kyslíku. Díly řezané za použití dusíku, mají čistý kovový povrch, jde o takzvaný čistý řez.

Paprsek pevného laseru, jako například tyčového, kotoučového nebo vláknového laseru, je do procesní hlavy přenášen pomocí skleněných vláken. Oproti tomu, paprsek CO₂, laseru vzhledem k jeho vlnové délce pomocí vláken přenášet nelze, proto je CO2 laserový paprsek obvykle přenášen do procesní hlavy pomocí zrcadel. Zrcadla jsou součástí uzavřeného systému vedení paprsku, který chrání okolí před rozptýleným světlem a zároveň chrání laserový paprsek před prachy a plynnými nečistotami.

Problematickými součástmi vzduchu jsou zejména: 

• uhlovodíky, jako je butan, který je používán jako hnací plyn v rozprašovačích, uhlovodíky nasáté větracími systémy nebo systémy rozvádějící tlakový vzduch ( spaliny, rozpouštědla a podobně )
• vlhkost, například ze vzduchu nebo čistících kapalin či jejich výparů
• oxid uhličitý, který vzniká při hoření

Systém vedení paprsku musí být proplachován čistým plynným dusíkem, čistoty 5.0 což odpovídá 99,999% čistoty dusíku, aby se zabránilo možnému poškození zrcadel a změně laseru a kvality paprsku.

Pozor ale, tlakový vzduch z rozvodů, který se používá například pro provoz nástrojů poháněných tlakovým vzduchem. potřebnou čistotu nemá! V těchto rozvodech obvykle nejsou filtrační systémy na zachycení uhlovodíků a plynných vedlejších součástí. 

Pokud se zjistí ztráta výkonu procesní hlavy, může být příčinou zašpinění nebo nesprávné nastavení polohy zrcadel. V takovém případě musí odborná obsluha provést přeměření výkonu jednotlivých zrcadel a poté je znovu nastavit či vyčistit.

Důležité procesní hodnoty a jejich možné chyby:

• ohnisková vzdálenost řezací čočky - může být poškozena napětím, která jsou pozorovatelné pouze v polarizovaném světle. Obvyklá vzdálenost čoček je 5", 7,5" nebo 10". 
• poloha ohniska - místo s nejvyšší hustotou energie na povrchu plechu. Špička paprsku musí být přesně na povrchu.
• velikost trysky - správná velikost vůči tloušťce řezaného materiálu
• vystředění trysky - tryska nesmí být poškozena či přebroušena. Dochází pak k kolísavé kvalitě řezu a vzniká rozstřik
• pracovní vzdálenost - vzdálenost by měla být mezi 0,25 až 2 mm a během posuvu musí být konstantní.
• typ řezací plynu - dbát na typ a čistotu plynu. Nedostatečná kvalita kyslíku snižuje rychlost řezání, nedostatečná kvalita dusíku snižuje kvalitu řezu
• tlak řezacího plynu - výkyvy tlaku řezacího plynu na povrch obrobku mohou zhoršit výsledky řezu. Při řezání kyslíkem musí tlak kyslíku s rostoucí tloušťkou plechu klesat a tlak může být dokonce nižší než 1 bar. Příliš vysoký tlak způsobuje žlábky. Při řezání dusíkem naopak tlak musí stoupat s rostoucí tloušťkou materiálu.  Příliš nízký tlak má za následek nekvalitní řez a otřepy. Tlak a samotný plyn má i funkci ochrany čočky hlavy.
• výkon a rychlost řezání - rychlost řezání je daná dle typu laseru a tloušťky řezaného materiálu. Lze ji měnit ale cca maximálně do 20% od doporučených hodnost výrobce laseru.

Specifika řezání laserem je například kvalita obrobku, která se může projevit i na kvalitě řezu. Kvalita povrchu obrobku je neméně důležitá pro kvalitní řez. Rez, barva, opal z válcování a další vady mohou v důsledku absorpčních vlastností mít vliv na samotné parametry řezání. Stejně tak to platí i pro povrchové vady obrobku, jako jsou škrábance či jiné nerovnosti.

Ruční plazmové řezání plazmovou svářečkou

Pro ruční plazmové řezání se používá vzduch z tlakového kompresoru a většinou dodáván z externího zdroje - kompresoru.

Při provozu plazmové řezačky je třeba dávat pozor na kvalitu stlačeného vzduchu. Stlačený vzduch byl měl být co nejsušší a neměl by obsahoval vodu a olejové páry. Vlhkost a olejové páry totiž způsobují znečištění ionizační komory hořáku a způsobují tak jeho nefunkčnost. Čistota vzduchu se nejlépe a nejjednodušeji zajistí tak, že na výstup kompresoru nebo na vstup plazmové zdroje je umístěna kombinovaná jednotka, tedy odlučovač oleje a vody. Další možnost je použít bezolejový kompresor, u něhož odpadají i olejové výpary.