ماشین برش اتوماتیک هواگاز
فرآیند اکسی استیلن یا هواگاز محبوب ترین و پرکاربردترین نوع برشکاری حرارتی محسوب می شود و در صنایع مختلف کاربرد دارد.توانایی برشکاری فلزات از ۰٫۵ تا ۳۰۰ میلیمتر و.هزینه های عملیاتی پایین و قابلیت کار با ماشین و دست دلیل محبوبیت این فرآیند است.برشکاری هواگاز
تنوع در طراحی تجهیزات و نازلهای برش هواگاز موجبات افزایش بهره وری در کیفیت و سرعت برشکاری را فراهم می نماید.برشکاری هواگاز
اصول فرآیند برش هواگاز
همانطور که در تصویر شماره ۱ می بینید مخلوطی از گاز اکسیژن و گاز.سوختنی همچون استیلن ، پروپان و … برای عملیات پیش گرم فلز استفاده می شود .برشکاری هواگاز
عملیات پیش گرم عبارتست از رساندن فلز (عموما فولاد) به دمای ۷۰۰ تا ۹۰۰ درجه.سانتیگراد تا فلز به رنگ قرمز درآید و برای ذوب و برش آماده شود. اما در بخش پیش گرم هنوز به دمای ذوب نرسیده است.
پس از عملیات پیش گرم ، یک مسیر مجزا اکسیژن خالص با فشار بالا را به منطقه آماده شده.هدایت می کند و نتیجه آن واکنش شیمیایی شدید.بین اکسیژن و فلز داغ است.بدین ترتیب فولاد موجود در منطقه پیش گرم به اکسید آهن و یا سرباره تبدیل می شود.برشکاری هواگاز
بدین صورت اکسیژن پر فشار موجب باز شدن مسیر خود و در نتیجه برش فولاد می گردد و این فرآیند تا زمان باز نگهداشتن مسیر اکسیژن فشار بالا ادامه پیدا خواهد کرد.
تصویر 1 – نمودار برشکاری اکسی استیلن
تصویر 1 – نمودار برشکاری اکسی استیلن
تصویر 1 – نمودار برشکاری اکسی استیلن
در مطالب زیر چهار نیازمندی اولیه برشکاری هواگاز مشاهده می کنید:
 دمای احتراق فلز باید از دمای ذوب آن پائین تر باشد در غیر اینصورت قبل از برش فلز شاهد ذوب شدن آنخواهید بودبرشکاری هواگاز
  • دمای ذوب اکسید ایجاد شده فلز باید از دمای ذوب فلزات اطراف آن کمتر باشد تا اکسیژن پر فشار بتواند آنرا جدا و برشکاری را انجام دهد.
  • واکنش اکسیداسیون بین اکسیژن پر فشار و فلز باید به گونه ای باشد که دمای مورد نیاز برای ذوب حفظ شود
  • واکنش گازی فلز در برشکاری باید به گونه ای باشد که ادامه برشکاری توسط اکسیژن مقدور باشد و گاز اکسیژن رقیق همچنان به مسیر خود ادامه دهد.
با توجه به توضیحات ذکر شده : به این دلیل که فولاد ضدزنگ ( استنلس استیل) ، چدن و فلزات غیر آهنی از طریق اکسیداسیون ، خالص و تولید می شوند و بدین صورت دمای ذوب اکسید فلز از دمای ذوب فلز بالاتر است .برای برشکاری و روان سازی سرباره لازم است  پودر به محوطه برش تزریق گردد تا دمای ذوب سرباره از دمایذوب فلز کمتر گردد و برشکاری انجام شود .برشکاری هواگاز
خلوص گاز اکسیژن
سرعت برشکاری هواگاز و کیفیت لبه برش ایجاد شده اساسا توسط خلوص گاز اکسیژن تعیین می شود. اما طراحی نازل برش هواگاز نقش مهم و قابل توجهی در محافظت جریان اکسیژن برش از هوای محیط دارد.
خلوص گاز موجود در کپسول اکسیژن باید حداقل ۹۹٫۵ درصد باشد. کاهش یک درصدی خلوص اکسیژن باعث کاهش ۲۵ درصدی سرعت برشکاری و افزایش مصرف اکسیژن به میزان ۲۵ درصد خواهد بود.
انتخاب گاز سوزاننده در برشکاری
احتراق گاز سوختنی در دو منطقه مجزا اتفاق می افتد. در مخروط داخلی یا شعله اصلی گاز سوختنی با اکسیژن مخلوط می شود و نتیجه آن تولید منواکسیدکربن و هیدروژن برای استیلن است . فرمول محاسبه به شرح زیر است :برشکاری هواگاز
۲C2H2 + ۲O2 → ۴CO + 2H2
نتیجه احتراق در بخش بیرونی شعله و ترکیب آن با گاز اکسیژن ، مخلوط زیر است.
۴CO+2H2 +۳O2 → ۴CO2 +۲H2O
بنابراین مشخصات گاز سوختنی با نیازهای زیر مشخص می شود.دمای حرارت شعله – گرمترین بخش شعله در نوک شعله اصلی است ( شعله داخلی )برشکاری هواگاز
نسبت اکسیژن و گاز سوختنی – نسبت ترکیب گاز اکسیژن و گاز سوختنی متناسب با نوع شعله ای که میخواهید ایجاد کنید متفاوت است . انواع شعله عبارتند از شعله طبیعی ، شعله اکسید و شعله کاهشیگرمای احتراق – گرمای توزیع شده در قسمت بیرونی شعله از سایر بخشها بیشتر است.
گازهای سوزاننده متداول در برش هوا گاز عبارتند از استیلن ، پروپان ، MAPP ( متیل استیلن پروپیدین ) ، پروپیلن و گاز طبیعی . خواص این گازها در جدول ذکر شده است.
این خواص عبارتند از زمان برشکاری ، سرعت برش و کیفیت لبه برش که با درجه حرارت شعله و توزیع گرما در بخش های داخلی و خارجی شعله تعیین می گردد.برشکاری هواگاز
گاز استیلن
بیشترین حرارت تولید شده در انواع گازهای سوختنی مربوط به گاز استیلن است. حداکثر دمای تولید شده در ترکیب اکسیژن و استیلن حدودا ۳۱۶۰ درجه سانتیگراد که در مقایسه با حداکثر دمای حرارت تولید شده با پروپان که ۲۸۲۸ درجه سانتیگراد است بیشتر است.برشکاری هواگاز
شعله داغ تر ، برشکاری را تسریع می کند و زمان برشکاری با گاز اکسیژن یک سوم در مقایسه با زمان برش با پروپان است.برشکاری هواگاز
سرعت برشکاری بیشتر ۷٫۴ متر بر ثانیه با گاز استیلن در مقایسه با ۳٫۳ متر بر ثانبه با گاز پروپان و تولید مقدار انرژی بیشتر ۱۸۸۹۰ کیلوژول بر مترمکعب در مقایسه با ۱۰۴۴۳ کیلوژول بر متر مکعب نشان از برتری همه جانبه گاز استیلن و شدت بیشتر قدرت شعله بر روی سطح برش و برشکاری سریع و ساده تر دارد.برشکاری هواگاز
گاز پروپان
دمای تولید توسط مخلوط پروپان از دمای شعله استیلن کمتر است ( حداکثر دمای تولید شده اکسیژن و پروپان ۲۸۲۸ درجه سانتیگراد در مقایسه با ۳۱۶۰ درجه حرارت استیلن است)برشکاری هواگاز
گرمای احتراق در پروپان نسبت به استیلن بیشتر است اما حرارت تولید شده بیشتر در بخش بیرونی شعله است .برشکاری هواگاز
همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید تفاوت ظاهری در شعله ایجاد شده توسط پروپان و استیلن نشان می دهد که شعله پروپان کمتر متمرکز است و در نتیجه سرعت نفوذ و ایجاد سوراخ در فلز کندتر می شود . اما به دلیل تحت تاثیر قرار گرفتن سرباره و اکسیداسیون توسط پروپان و فشار اکسیژن ، سرعت برشکاریتقریبا برابر است.برشکاری هواگاز
پروپان دارای ضریب استوکیومتریک بیشتری نسبت به استیلن است. برای به دست آوردن حداکثر حرارت در برشکاری نسبت حجم اکسیژن به گاز ۱٫۲ به ۱ برای استیلن و ۴٫۳ به ۱ برای پروپان است.
تصویر 2 . نمونه ای از نازل استیلنی برش و شعله آن
تصویر 2 . نمونه ای از نازل استیلنی برش و شعله آن
تصویر 3 . نمونه ای از نازل برش پروپان و شعله ساخته شده توسط آن
تصویر 3 . نمونه ای از نازل برش پروپان و شعله ساخته شده توسط آن
تصویر 2 . نمونه ای از نازل استیلنی برش و شعله آن
گاز MAPP
این گاز ترکیبی از انواع مختلف هیدروکربن ها و خصوصا متیل استیلن و پروپیدین است. این گاز سوختنی شعله ای نسبتا داغ با دمای ۲۹۷۶ درجه سانتیگراد در مخروط داخلی شعله با قدرت ۱۵۴۴۵ کیلو ژوا بر متر مکعب ایجاد می کند.
کمتر از استیلن (۱۸۸۹۰Kj/m3) اما بسیار بیشتر از پروپان (۱۰۴۴۳ Kj/M3). همچنین شعله خارجی نیز انتشار گرمایی زیادی همچون پروپان و گاز طبیعی دارد.برشکاری هواگاز
به دلیل دمای شعله پایین تر و توزیع بیشتر منبع حرارت در مقایسه با استیلن سرعت برشکاری را کندتر می کند.گاز مپ با فشار بیشتر از استیلن استفاده می شود . از این گاز می توانید برای برشکاری زیر آب در آبهای عمیق استفاده کنید چرا که بعد از برشکاری به هیدروژن و کربن تجزیه می شود که قابل انفجار است.برشکاری هواگاز
پروپیلن
پروپیلن یک مایع از نفت گاز طبیعی یا ال پی جی است دمای شعله نزدیک به دمای شعله گاز مپ حدود ۲۸۹۶ درجه سانتیگراد است.برشکاری هواگاز
دمای حرارت شعله از پروپان بیشتر و از استیلن کمتر است . توزیع و انتشار حرارت در مخروط شعله بیرونی بسیار بالا مانند پروپان و حدود ۷۲۰۰۰ کیلوژول بر متر مکعب است. مشکل این گاز ضریب مصرف آن است که حدود ۳٫۷ به ۱ به نسبت اکسیژن است.برشکاری هواگاز
گاز طبیعی
گاز طبیعی کمترین دمای شعله را در مقایسه با پروپان دارد و کمترین حجم انرژی تولیدی برای یک گاز سوختنی را دارد .برشکاری هواگاز
بطور مثال ارزش حرارتی شعله گاز طبیعی ۱۴۹۰ کیلو ژول بر مترمکعب است که در مقایسه با استیلن ۱۸۸۹۰ کیلوژول بر متر مکعب بسیار کمتر است. به همین ترتیب سرعت برش نیز بسیار کمتر است.برشکاری هواگاز

نام گاز حداکثر دمای شعله ضریب اکسیژن به گاز ارزش حرارتی
شعله اصلی شعله خارجی
استیلن ۳۱۶۰ ۱٫۲ به ۱ ۱۸۸۹۰ ۳۵۸۸۲
پروپان ۲۸۲۸ ۴٫۳ به ۱ ۱۰۴۴۳ ۸۵۳۲۵
MAPP ۲۹۷۶ ۳٫۳ به ۱ ۱۵۴۴۵ ۵۶۴۳۱
پروپیلن ۲۸۹۶ ۳٫۷ به ۱ ۱۶۰۰۰ ۷۲۰۰۰
هیدروژن ۲۸۵۶ ۰٫۴۲ به ۱
گاز طبیعی ۲۷۷۰ ۱٫۸ به ۱ ۱۴۹۰ ۳۵۷۷۰

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
برای ادامه، شما باید با قوانین موافقت کنید

فهرست