CH637559A5 - Method of making burr-free severing cuts in plasma-cutting - Google Patents

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CH637559A5
CH637559A5 CH1087677A CH1087677A CH637559A5 CH 637559 A5 CH637559 A5 CH 637559A5 CH 1087677 A CH1087677 A CH 1087677A CH 1087677 A CH1087677 A CH 1087677A CH 637559 A5 CH637559 A5 CH 637559A5
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CH
Switzerland
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vol
gas mixture
cutting
neon
nitrogen
Prior art date
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CH1087677A
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Inventor
Herbert Flasskamp
Klaus Baumgaertner
Original Assignee
Messer Griesheim Gmbh
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K10/00—Welding or cutting by means of a plasma
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/38—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area
    • B23K35/383—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area mainly containing noble gases or nitrogen

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  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von bartfreien Trennschnitten beim Plasmaschneiden von niedriglegierten, kohlenstoffarmen Stählen, insbesondere Baustahl.
Beim Plasmaschneiden von Baustählen unter Verwendung der bisher üblichen Plasmaschneidgase, wie Argon, Argon-Wasserstoff-Gemisch, Luft oder Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch, beispielsweise gemäss DE-PS 1 231 093, zeigt die Praxis, dass bartfreie Trennschnitte nicht beliebig oft reproduzierbar sind. Bei den meisten Plasmaschnitten in dieser Art haftet an der Unterseite der Schnittkante geschmolzenes Material an, welches nur mittels eines zusätzlichen Bearbeitungsvorganges, z. B. durch Schleifen oder Hobeln, entfernt werden kann.
Dadurch wird jedoch die Anwendung des Plasmaschneidverfahrens bei Baustählen unwirtschaftlich.
Um diese Nachteile zu vermeiden, sind in der Zwischenzeit Plasmaschneidverfahren bekannt geworden, bei denen der Plasmaschneidstrahl von einem Wasserstabilisierungsmantel umgeben ist. Durch dieses Verfahren, wie es in verschiedenen Veröffentlichungen, beispielsweise US-PS 3 641 308, DE-OS 2 130 394, beschrieben ist, wird es möglich, bartfreie Trennschnitte mittels eines Plasmaschneid-bogens zu erreichen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass zusätzliche, kostenverursachende Einrichtungen notwendig sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ohne zusätzliche, den Plasmastrahl beeinflussende Medien bartfreie Trennschnitte erreichbar sind.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das Verfahren gemäss Anspruch 1 und das Gasgemisch gemäss Anspruch 5 gelöst.
Durch die Verwendung eines Gasgemisches der angege-5 benen Zusammensetzung als Plasmaschneidgas werden überraschenderweise bartfreie Trennschnitte auch bei niedriglegierten, kohlenstoffarmen Stählen, wie Baustahl, erreicht, so dass zusätzliche Einrichtungen, wie dies beispielsweise beim Plasmaschneidverfahren mit Wasserstabilisie-lo rung der Fall ist, nicht mehr notwendig sind.
Für die Durchführung des Verfahrens wird bevorzugt ein Gasgemisch eingesetzt, welches zusätzlich 1 bis 5 Vol.-% Wasserstoff enthält.
Da sich überraschender Weise gezeigt hat, dass ein Gas-i5 gemisch, wie man es durch Konzentrieren eines vom Kopf der Drucksäule eines Zweisäulenapparates zur Luftzerlegung entnommenen Stickstoff-Neon-Helium-Gemisches in einer Stripperkolonne erhält, als Plasmaschneidgas beim Plasmaschneiden von Baustahl verwendbar ist, wird das so 20 erhaltene Gasgemisch gemäss einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens verwendet.
Auf diese Weise können bei der Luftzerlegung anfallende Stickstoff-Neon-Helium-Gemische, die bisher üblicherweise von Zeit zu Zeit durch ein am höchsten Punkt des Konden-25 sators einer Luftzerlegungsanlage angeschlossenes Ablassrohr mit regelbarem Ventil in die Atmosphäre abgeblasen wurden, sofern sie nicht als Ausgangsmaterial für die Gewinnung von Neon-Helium-Gemischen Verwendung fanden, in sinnvoller Weise verwendet werden. Es ist hierfür lediglich 30 notwendig, diese Gasgemische in der angegebenen Weise zu konzentrieren und in Flaschen oder ähnliche Behälter abzufüllen.
Je nach Art und Auslegung der Luftzerlegungsanlage kann der Stickstoffanteil zwischen 50 und 80 Vol.-% liegen. 35 Untersuchungen haben ergeben, dass besonders vorteilhafte Schneidergebnisse in bezug auf die Bartfreiheit und Schneidgeschwindigkeit erreicht werden, wenn der Stickstoffgehalt im Gasgemisch im Bereich von 60 bis 80 Vol.-% liegt, wobei der Neonanteil 15 bis 30 Vol.-% und der Heliumanteil 5 bis 40 10 Vol.-% betragen.
Für den Fall, dass das einer Luftzerlegungsanlage entnommene Gasgemisch eine Zusammensetzung von beispielsweise 57 Vol.-% Stickstoff, 28 Vol.-% Neon, 12 Vol.-% Helium und als Rest Wasserstoff, Argon, Sauerstoff und 45 Kohlendioxid aufweist, kann die oben erwähnte vorteilhafte Zusammensetzung des Gasgemisches mit höherem Stickstoffanteil in einfacher Weise durch Zumischen von Stickstoff erreicht werden. Vorteilhafterweise wird das Zumischen an der Plasmaschneidanlage vorgenommen. Hierzu 50 werden an der Plasmaschneidanlage eine Gasflasche mit dem angegebenen Gasgemisch und eine Gasflasche mit Stickstoff befestigt. Beide Gasflaschen sind über eine Gasmischeinrichtung mit der Plasmaschneidgasversorgungsleitung verbunden, die zum Plasmaschneidbrenner führt. Durch einfache 55 Einstellung an der Gasmischeinrichtung kann das optimale Gasgemisch mit höherem Stickstoffanteil und entsprechend niedrigem Neon- und Heliumanteil erhalten werden.
Besonders vorteilhafte Ergebnisse in bezug auf die Be-60 schaffenheit der Schnittkanten und in bezug auf die Arbeitsspannung werden erhalten, wenn man gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ein Gasgemisch verwendet, welches die folgende Zusammensetzung aufweist:
75 Vol.-% Stickstoff 65 16,8 Vol.-% Neon 5,6 Vol.-% Helium 2,5 Vol.-% Wasserstoff
Rest: Argon, Sauerstoff, Kohlendioxid.
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Der Sauerstoffanteil im Gasgemisch sollte dabei vorzugsweise weniger als 100 vpm (Volumenteile pro Million) betragen. Mit einem derartigen Gasgemisch werden insbesondere in bezug auf die Arbeitsspannung sehr günstige Ergebnisse erreicht. So wurde beispielsweise festgestellt, dass beim s Schneiden eines 10 mm dicken Baustahlbleches (ST 37-2, un-geprimert) mit einer Geschwindigkeit von 1000 mm/min unter Verwendung einer unter der Bezeichnung PC 250-1 (Messer Griesheim GmbH) im Handel erhältlichen Plasmaanlage und eines unter der Bezeichnung PMC 250 (Messer Gries- io heim GmbH) im Handel erhältlichen Plasmaschneidbrenners und bei einem Schneidstrom von 240 A die Arbeitsspannung nur 80 Volt betragen hat, während die Arbeitsspannung sonst üblicherweise 140 Volt beträgt.
Günstige Ergebnisse wurden auch mit dem Gas nach der is Erfindung beim Schneiden eines 10 mm dicken Feinkorn-
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baustahls mit der Bezeichnung NA-XTRA 70 erzielt, wobei die Geschwindigkeit 1250 mm/min und der Schneidstrom 250 A betrug.
Durch die Verwendung eines Gasgemisches der angegebenen Zusammensetzung wird somit die Arbeitsspannung wesentlich herabgesetzt, was insbesondere im Hinblick auf die gültige'Schutzbestimmung gegen zufällige Berührung besonders vorteilhaft ist. Durch das Gasgemisch wird somit das gesamte Plasmaschneidverfahren in bezug auf die Berührungsgefahr sicherer. Durch die mit Hilfe des erfindungsge-mässen Verfahrens erreichte Reduktion der Arbeitsspannung wird gleichzeitig der für das Schneiden erforderliche Energieaufwand herabgesetzt.
s

Claims (5)

  1. 637 559
    2
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Verfahren zur Herstellung von bartfreien Trennschnitten beim Plasmaschneiden von niedriglegierten, kohlenstoffarmen Stählen, insbesondere Baustahl, dadurch gekennzeichnet, dass man als Plasmaschneidgas ein Gasgemisch, welches
    35 bis 80 Vol.-% Stickstoff
    15 bis 50 Vol.-% Neon 5 bis 19 Vol.-% Helium enthält, verwendet.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gasgemisch, welches 1 bis 5 Vol.-% Wasserstoff enthält, verwendet.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gasgemisch mit folgender Zusammensetzung verwendet:
    75 Vol.-% Stickstoff
    16,8 Vol.-% Neon 5,6 Vol.-% Helium 2,5 Vol.-% Wasserstoff
    Rest: Argon, Sauerstoff, Kohlendioxid.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gasgemisch verwendet, wie man es durch Konzentrieren eines vom Kopf der Drucksäule eines Zweisäulenapparates zur Luftzerlegung entnommenen Stickstoff-Neon-Helium-Gemisches in einer Stripperkolonne erhält.
  5. 5. Gasgemisch zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:
    35 bis 80 Vol.-% Stickstoff
    15 bis 50 Vol.-% Neon 5 bis 19 Vol.-% Helium.
CH1087677A 1976-09-09 1977-09-06 Method of making burr-free severing cuts in plasma-cutting CH637559A5 (en)

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