Metale, a w szczególności blachy można ciąć za pomocą różnych technologii. Jedną z najpopularniejszych jest cięcie gazowe, zwane także cięciem tlenowym lub płomieniowym. Polega ono na spaleniu metalu w strumieniu tlenu oraz jednoczesnym wydmuchaniu ze szczeliny cięcia produktu spalania. Za pomocą tego procesu można ciąć stale niestopowe i niskostopowe, czyli te o niskiej zawartości węgla (do 1,6%). Skutecznie można przeciąć metale o grubości od kilku do nawet kilkuset milimetrów. Produkt powstały po wypaleniu metodą gazową potocznie nazywany jest wypałką.

Cięcie gazowe – Proces technologiczny

W procesie cięcia tlenowego stosuje się specjalne palniki oraz dysze tnące. Palniki takie przystosowane są do cięcia metalu strumieniem tlenu przy jednoczesnym działaniu płomienia podgrzewającego. Cięty materiał nagrzewany jest płomieniem wytworzonym w mieszance gazów – tlen/propan lub tlen/acetylen. Cięcie gazowe rozpoczyna się od nagrzania ciętego materiału do temperatury zapłonu. Temperatura ta powinna pozwolić na wykonanie przebicia, czyli przepalenia ciętego materiału na wylot. Mówimy tu o temperaturze rzędu 1200 C. Często w celu uniknięcia długiego nagrzewania stali stosuje się nawierty, które w znaczący sposób skracają czas wpalania się w materiał. W momencie gdy płomień przepalił się przez materiał następuje etap właściwego cięcia. Cięcie odbywa się poprzez przesuwanie palnika nad materiałem. Tlen nazywany tutaj gazem tnącym, wypala w metalu szczelinę, przelatując przez nią pod ciśnieniem ok 1MPa (7 barów) i wydmuchując jednocześnie produkt spalania.

Duże znaczenie dla całego procesu ma długość nagrzewania materiału w celu jego przepalenia oraz szybkość cięcia. Parametry te można poprawiać na wiele sposobów. Jak już wcześniej wspomniano w celu uniknięcia długiego czasu nagrzewania można stosować nawierty. Inną techniką jest wpalanie się w materiał na jego krawędzi. Jeśli chodzi o proces właściwego cięcia to o jego szybkości decydują czynniki takie jest rodzaj stosowanego palnika, rodzaj dysz, czystość tlenu. Wydaje się jednak, iż bariera cięci 1 metra na minutę jest nie do przejścia dla procesu cięcia gazowego w cyklu produkcyjnym.

Cięcie gazowe - Sposoby sterowania palnikiem

Sposób sterowania palnikiem ma znaczący wpływ na jakość oraz prędkość cięcia. Parametry, które są szczególnie ważne na etapie cięcia materiału to stała prędkość posuwu palnika oraz stała wysokość palnika nad ciętym materiałem. W palnikach maszynowych istnieje zazwyczaj możliwość regulacji prędkości cięcia w zakresie od 0 do 1,5 m/min przy czym prędkość cięcia w procesie produkcyjnym praktycznie nie przekracza 1m/min, a zazwyczaj oscyluje koło 0,5 m/min. Wysokość palnika jest ustawiana na początku cięcia w procesach ze sterowaniem maszynowym.

Sterowanie ręczne

Ten sposób sterowania polega po prostu na ręcznym prowadzeniu palnika nad ciętym metalem. Wycinany kształt należy najpierw natrasować (naznaczyć), a następnie prowadzić palnik wzdłuż wyznaczonej trasy. Ten sposób sterowania jest daleki od doskonałości. Za sterowanie w całości odpowiedzialny jest człowiek, co oznacza zmienną prędkość cięcia oraz problemy z utrzymaniem stałej wysokości palnika nad materiałem. Obecnie cięcie sterowane ręcznie stosowane jest tylko i wyłącznie w miejscach gdzie nie ma znaczenia jakość cięcia.

Sterowanie mechaniczne

Przykładem palników gazowych ze sterowaniem mechanicznym, są różnego typu wózki, czasem zwane pieskami. Generalnie urządzenia takie charakteryzują się możliwością automatycznego prowadzenia palnika wzdłuż drogi cięcia – po prostej lub po obwodzie koła (wg. cyrkla). Ten rodzaj sterowania stosowany jest w miejscach gdzie wykonywane jest cięcie prostolinijne lub wycinane są różnego rodzaju krążki lub pierścienie.

Sterowanie magnetyczne

W magnetycznej metodzie sterowania pojawia się pojęcie wzornika. Gdy chcemy wyciąć jakiś kształt najpierw musimy przygotować odpowiedni wzornik – z reguły kilka milimetrów mniejszy od kształtu, który chcemy wyciąć. Urządzenie magnetycznie, wyposażone w palnik, wyposażone jest także w magnetyczną rolkę. Rolka oraz palnik są sprzężona ze sobą. Wzornik jest zakładany na urządzenie w ten sposób aby magnetyczna rolka przesuwała się po nim, a tym samym poruszała palnik. Sterowanie to ma swoje ograniczenia co do gabarytów wypalanych detali. Problemem jest także wzornik, który musi być odpowiednio przeskalowany względem wypalanego detalu. Musi on być także perfekcyjnie wykonany, gdyż każde zniekształcenie będzie widoczne także na ciętym gazowo elemencie.

Sterowanie fotoelektryczne

W cięciu gazowym zastosować można także sterowanie fotoelektryczne. Polega ono na sterowaniu palnikiem za pomocą układu fotoelektrycznego, czyli takiego, w którym wycinany kształt odczytywany jest bezpośrednio z rysunku.

Sterowanie numeryczne (CNC)

Najbardziej zaawansowaną metodą sterowania procesem cięcia gazowego jest sterowanie numeryczne, zwane także CNC. Jest to obecnie najdokładniejsza metoda sterowania, która pozwala na wypalanie detali z dokładnością do 0,5 mm. Metoda ta polega na poruszaniu palnika na podstawie programu komputerowego. Maszyna wyposażona w komputer odczytuje program i porusza palnikiem zgodnie z instrukcjami w nim zawartymi. Przy sterowaniu CNC operator maszyny ma możliwość dokładnego dobrania prędkości posuwu palnika. Dodatkowo urządzenia do cięcia numerycznego najczęściej wyposażone są w czujnik automatycznego nastawiania wysokości palnika – czyli odległości palnika od ciętego materiału.

Cięcie gazowe – Zalety

• nieskomplikowany proces technologiczny
• duża uniwersalność procesu cięcia
• możliwość przepalania blach o dużych grubościach (kilkaset mm)
• nie ma problemu w przypadku cięcia zardzewiałych, czy też malowanych blach

Cięcie gazowe – Wady

• duży stopień nagrzewania się materiału
• mała dokładność w stosunku do konkurencyjnych technologii cięcia (laser, woda)
• w zależności od przeznaczenia w większości przypadków wycięty detal należy poddać dalszej obróbce