تعاني العديد من الشركات المصنعة من مشكلة قطع المعادن السميكة بطريقة نظيفة وميسورة التكلفة وسهلة الإدارة. يعمل القطع بالبلازما، ولكنه مكلف. النافثة المائية دقيقة، ولكنها بطيئة. إذا كنت تعمل مع الفولاذ الكربوني، فقد يكون القطع بالوقود الأوكسي هو الحل الأبسط. إنها طريقة قديمة، ولكنها لا تزال تنجز المهمة بتكلفة أقل وإعدادات أقل.
هل تريد أن تعرف كيف يعمل، وما الذي تحتاجه، ومتى تستخدمه بدلاً من البلازما أو الليزر؟ تابع القراءة.
ما هو قطع وقود الأكسجين؟
القطع بالوقود الأوكسي هو طريقة لتقطيع الفولاذ باستخدام شعلة. تمزج الشعلة بين غاز الوقود والأكسجين لتسخين سطح المعدن. وبمجرد أن يصل الفولاذ إلى درجة حرارة الاشتعال، يتم نفخ نفاثة من الأكسجين النقي عبر المنطقة المسخنة. يؤدي ذلك إلى حرق المعدن وطرد الأكسيد المنصهر للخارج، مما يؤدي إلى إحداث قطع ضيق ونظيف.
تُستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي لقطع الفولاذ الطري أو الفولاذ منخفض السبائك. فهي لا تعمل بشكل جيد على الفولاذ المقاوم للصدأ أو المعادن غير الحديدية لأنها لا تتأكسد بنفس الطريقة.
المبادئ الأساسية لقطع الأكسجين والوقود الأوكسجيني
يعمل القطع بالوقود الأوكسي عن طريق الجمع بين الحرارة والأكسجين لقطع الفولاذ. قد تبدو العملية بسيطة، ولكن كل جزء يلعب دورًا محددًا. إليك كيفية عملها من الألف إلى الياء.
شرح عملية الاحتراق
تستخدم شعلة القطع غازين: أحدهما للتسخين والآخر للقطع. أولاً، تقوم الشعلة بتسخين المعدن باستخدام مزيج من الأكسجين وغاز الوقود مثل الأسيتيلين أو البروبان أو الغاز الطبيعي. هذا التسخين المسبق يجعل الفولاذ قريبًا من درجة حرارة الاشتعال، حوالي 1800 درجة فهرنهايت (980 درجة مئوية).
وبمجرد أن يصبح المعدن ساخنًا بما فيه الكفاية، يُفتح صمام لإطلاق تيار من الأكسجين النقي. يتفاعل هذا التيار مع الفولاذ الساخن ويبدأ عملية أكسدة سريعة. يحترق المعدن ويتحول إلى أكسيد الحديد، الذي يتطاير بعيدًا بقوة تيار الأكسجين.
دور الأكسجين وغازات الوقود
كل غاز في العملية له وظيفة. يوفر غاز الوقود الحرارة الأولية. الأسيتيلين هو الأكثر سخونة والأكثر شيوعًا، ولكن يتم استخدام غاز البروبان والغازات الأخرى أيضًا اعتمادًا على التطبيق. يلعب الأكسجين دورين. فهو يمتزج مع الوقود لتكوين اللهب ثم يعمل بمفرده لحرق المعدن وإزالته.
الأكسجين النقي هو المفتاح. يجب أن يكون بضغط عالٍ وخالٍ من الملوثات. حتى الشوائب الطفيفة يمكن أن تضعف اللهب أو تبطئ عملية القطع.
التفاعلات الطاردة للحرارة وعمل القطع
ويأتي القطع نفسه من تفاعل طارد للحرارة. عندما يصطدم الأكسجين النقي بالفولاذ الساخن، فإنه يؤدي إلى أكسدة سريعة. ويعطي هذا التفاعل المزيد من الحرارة، مما يساعد على استمرار القطع. يستمر التفاعل طالما يتدفق الأكسجين ويبقى المعدن ساخنًا.
لا يساعد الأكسجين على حرق المعدن فحسب، بل يساعد أيضًا على إزالة الأكسيد المنصهر من منطقة القطع. وهذا هو السبب في أن القطع ضيق وحاد ومتسق. لا توجد قوة ميكانيكية. تعتمد العملية بأكملها على الطاقة الكيميائية.
كيف يعمل القطع بالأوكسي فيول أوكسي؟
قد يبدو قطع وقود الأوكسي بسيط، ولكنه يتبع عملية واضحة خطوة بخطوة. تلعب كل خطوة دورًا في الحصول على قطع نظيف ودقيق. إليك كيفية عملها من البداية إلى النهاية:
الخطوة 1: إعداد المعدات
قم بتوصيل خزانات الأكسجين وغاز الوقود بالمشعل باستخدام خراطيم ومنظمات مناسبة. تأكد من أن جميع الوصلات محكمة. تحقق من عدم وجود تسربات وتأكد من وجود مانعات الارتجاع.
الخطوة 2: ضبط تدفق الغاز
افتح الصمامات ببطء. اضبط الضغط الصحيح لكل من الأكسجين وغاز الوقود باستخدام المنظمين. اتبع الإعدادات الموصى بها لنوع الوقود وسمك الفولاذ.
الخطوة 3: أشعل المصباح
استخدم ولاعة شرارة لإشعال غاز الوقود. افتح صمام الأكسجين قليلاً لضبط اللهب. اضبط الشعلة على لهب محايد - وهذا يعطي مصدر حرارة نظيف وثابت.
الخطوة 4: سخن الفولاذ مسبقاً
أمسك الشعلة بالقرب من حافة المعدن. يرفع لهب التسخين المسبق درجة الحرارة حتى يتحول الفولاذ إلى اللون الأحمر الفاتح. تهيئ هذه المرحلة المعدن للقطع.
الخطوة 5: بدء القطع
اضغط على ذراع القطع لإطلاق تيار من الأكسجين النقي. يؤدي ذلك إلى حدوث تفاعل كيميائي. يتفاعل الفولاذ الساخن مع الأكسجين ويبدأ في الاحتراق.
الخطوة 6: توجيه الشعلة
حرّك الشعلة بثبات على طول مسار القطع المطلوب. حافظ على الطرف على مسافة وسرعة ثابتة. إذا كان سريعًا جدًا، فقد لا يتم القطع. بطيء للغاية، وسيتراكم الخبث.
الخطوة 7: الإنهاء والفحص
بمجرد الانتهاء من القطع، حرر نفاثة الأكسجين. أطفئ الشعلة بالترتيب العكسي - الأكسجين أولاً، ثم غاز الوقود. دع القطعة تبرد، ثم افحص الحافة للتأكد من استقامتها وخبثها. قم بلمسه إذا لزم الأمر.
نظرة عامة على المعدات
يعتمد القطع بالوقود الأوكسي على الإعداد الصحيح. يجب أن يعمل كل مكون في النظام بشكل صحيح لإجراء عمليات قطع آمنة ونظيفة. دعنا نلقي نظرة على المعدات التي تحتاجها وكيف تعمل معًا.
مكونات شعلة القطع
الشعلة هي قلب النظام. فهو يمزج غاز الوقود والأكسجين لتوليد اللهب. يحتوي على صمامين أحدهما للأكسجين والآخر للوقود. يشتمل رأس الشعلة على فوهة أو طرف يخرج منه اللهب. تتحكم هذه الفوهة في شكل اللهب وشدته.
داخل الشعلة، توجد قنوات منفصلة تمنع الغازات من الاختلاط المبكر للغاية. يتحكم الزناد أو الرافعة في نفث الأكسجين للقطع. يحافظ تصميم الشعلة الجيد على استقرار اللهب ويسمح بالتحكم السريع أثناء القطع.
خيارات غاز الوقود: الأسيتيلين والبروبان والمزيد غير ذلك
الأسيتيلين هو غاز الوقود الأكثر شيوعًا. فهو يحترق أكثر سخونة من غيره، مما يجعله رائعًا للتسخين المسبق السريع. ولكنه أيضاً أغلى ثمناً وله قواعد تعامل أكثر صرامة.
البروبان أرخص وأسهل في التخزين. إنه لا يحترق بنفس السخونة، لذا يستغرق وقتاً أطول للتسخين المسبق، ولكنه يعمل بشكل جيد للقطع الأطول والاستخدام العام. يُستخدم الغاز الطبيعي والبروبيلين أيضًا في بعض التجهيزات. يعتمد الاختيار على سمك القطع والتكلفة والتخزين المتاح.
أنظمة إمداد الأكسجين وتنظيمه
يجب أن يكون الأكسجين نقيًا ومضغوطًا. وعادةً ما يأتي في أسطوانات كبيرة أو من مولد في الموقع. التدفق الثابت هو مفتاح القطع النظيف. إذا انخفض الضغط، يضعف تدفق الأكسجين، وتتأثر جودة القطع.
يحافظ المنظم على استقرار ضغط الأكسجين. يتصل بالأسطوانة ويتحكم في كمية الأكسجين المتدفقة إلى الشعلة. تحتاج عملية القطع إلى أكسجين أكثر من لهب التسخين المسبق، لذا فإن إعدادات الضغط المناسبة مهمة.
صمامات الأمان والخراطيم والمنظِّمات
يستخدم النظام خراطيم مرنة لنقل الغاز من الخزانات إلى الشعلة. هذه الخراطيم مرمزة بالألوان: الأحمر للوقود والأخضر للأكسجين. يجب أن تكون في حالة جيدة لمنع التسريبات أو الحرائق العكسية.
تحمي مانعات الارتجاع الوميضي والصمامات اللاعقاب المستخدم. فهي تمنع اللهب من الانتقال إلى الوراء في الخرطوم أو الخزان. تلعب المنظمات أيضًا دورًا رئيسيًا. فهي تتحكم في ضغط الغاز وتساعد على منع الارتفاع المفاجئ.
أنواع مشاعل القطع بوقود الأوكسجين
يؤثر تصميم شعلة القطع على مدى سرعة ودقة القطع. فبعض المشاعل تكون محمولة باليد، في حين أن البعض الآخر مثبت على ماكينات للعمل على نطاق واسع. كل نوع يناسب حاجة مختلفة.
مشاعل القطع اليدوية
تُستخدم المشاعل اليدوية أو المحمولة باليد للأعمال الصغيرة والإصلاحات والأعمال الميدانية. وهي تمنح المشغل التحكم الكامل في حركة القطع. هذه المشاعل سهلة الإعداد وسهلة الاستخدام.
إنها تعمل بشكل أفضل لقطع الفولاذ السميك في الحالات التي لا تكون فيها الدقة هي الأولوية القصوى. اليد الثابتة مهمة، خاصة للقطع الطويل أو المنحني. تُستخدم على نطاق واسع في البناء، وساحات الخردة، والتصنيع العام.
مشاعل القطع المثبتة على الماكينة
تُثبت المشاعل المثبتة على الماكينة على مسار أو طاولة قطع. تُستخدم هذه التجهيزات لقطع الصفائح الكبيرة أو الأنماط المتكررة. وهي توفر تحكماً واتساقاً أفضل من المشاعل اليدوية.
يمكن لماكينات CNC التي تعمل بالوقود الأوكسي باستخدام الحاسب الآلي اتباع مسارات مبرمجة مسبقًا. فهي أبطأ من البلازما أو قواطع الليزرولكنها أقل تكلفة بكثير بالنسبة للفولاذ السميك. هذه الأنظمة شائعة في ورش التصنيع وأحواض بناء السفن.
إعدادات متعددة الشفرات للاستخدام الصناعي
تستخدم الأنظمة متعددة الشفرات عدة رؤوس قطع في وقت واحد. يتم تركيبها على ماكينات على شكل جسرية. وهي تسمح للورش بقطع أجزاء متعددة في نفس الوقت، مما يزيد من سرعة الإنتاج.
هذا الإعداد مثالي للعمل بكميات كبيرة. يُستخدم في الصناعات التي تقطع ألواح الصلب السميكة يوميًا، مثل بناء الجسور أو تصنيع الآلات الثقيلة. تتطلب هذه الأنظمة إعدادًا ماهرًا ولكنها توفر الوقت والتكلفة لكل عملية قطع.
غازات الوقود: الخصائص والاختيار
يؤثر اختيار غاز الوقود على سرعة القطع ووقت التسخين المسبق والتكلفة والسلامة. لكل غاز سمات فريدة من نوعها. يعتمد اختيار الغاز المناسب على احتياجات القطع والميزانية وبيئة العمل.
الأسيتيلين: حرارة عالية، مخاطر عالية
يُنتج الأسيتيلين أسخن لهب من بين جميع غازات الوقود. تصل درجة حرارته القصوى إلى حوالي 6000 درجة فهرنهايت عند خلطه مع الأكسجين. وهذا يجعله رائعًا للتسخين المسبق السريع وبدء القطع بسرعة.
ومع ذلك، فإن الأسيتيلين غير مستقر. ويمكن أن ينفجر تحت الضغط العالي أو إذا تم التعامل معه بإهمال. ويتطلب تخزيناً خاصاً وقواعد مناولة صارمة. كما أنه يكلف أكثر من الغازات الأخرى. بالنسبة للعديد من المحلات التجارية، فإن السرعة التي يوفرها تستحق الاحتياطات الإضافية.
البروبان: اقتصادي ومتعدد الاستخدامات
البروبان يحترق بشكل أكثر برودة من الأسيتيلين ولكنه لا يزال ينجز المهمة. إنه أكثر أمانًا في التخزين وأسهل في التعامل معه. كما أنه أقل تكلفة ويتوفر في العديد من أحجام الخزانات.
وبسبب انخفاض درجة حرارة اللهب، يستغرق البروبان وقتًا أطول قليلاً لتسخين المعدن مسبقًا. ولكنه يتميز بلهب أوسع، مما يساعد في قطع الألواح السميكة أو الخطوط الأطول. إنه خيار شائع للقطع للأغراض العامة، خاصةً في البيئات ذات الحجم الكبير.
غازات أخرى: الغازات متعددة البروميدات، الغاز الطبيعي، الهيدروجين
غاز MAPP هو مزيج من عدة هيدروكربونات. وهو يحترق أكثر سخونة من البروبان ولكنه أكثر استقراراً من الأسيتيلين. وهو جيد للمستخدمين الذين يريدون التوازن بين السرعة والأمان.
الغاز الطبيعي رخيص الثمن ونظيف الاحتراق. ويُستخدم في المتاجر المزودة بنظام إمداد غاز ثابت. ويعني انخفاض ناتج الحرارة فيه بطء التسخين المسبق، ولكنه مثالي لعمليات الإنتاج الطويلة.
يحترق الهيدروجين بشكل نظيف وساخن، ولكن نادراً ما يستخدم بسبب مخاطر السلامة. وهو يقتصر في الغالب على التطبيقات الخاصة التي لا تعمل فيها الغازات الأخرى بشكل جيد.
المواد المناسبة للقطع بالأوكسجين والوقود
يعمل القطع بالوقود الأوكسي بشكل أفضل مع معادن معينة. تعتمد هذه العملية على تفاعل كيميائي معين، لذا فإن نوع المعدن الذي تقطعه مهم للغاية. إليك ما يجب أن تعرفه قبل اختيار هذه الطريقة.
الفولاذ الكربوني: اختيار المادة المثالية
الفولاذ الكربوني هو أفضل ما يتناسب مع القطع بالوقود الأوكسي. وذلك لأنه يتأكسد بسهولة وله درجة حرارة اشتعال مناسبة. يتفاعل الأكسجين مع الفولاذ الساخن ويحرقه بشكل نظيف.
يعطي الفولاذ منخفض إلى متوسط الكربون أفضل النتائج. تكون حواف القطع ناعمة، والعملية سريعة. ولهذا السبب غالباً ما تستخدم هذه الطريقة في البناء والمعدات الثقيلة وبناء السفن.
لماذا لا يناسب الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم
لا يتأكسد الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم بنفس الطريقة. فبدلاً من تشكيل خبث سهل الإزالة، فإنها تشكل طبقة أكسيد صلبة تقاوم القطع. لا تستطيع نفاثة الأكسجين اختراقها بفعالية.
ونتيجة لذلك، تكون جودة القطع رديئة أو فاشلة. بالنسبة لهذه المعادن، يمكن استخدام طرق أخرى مثل البلازما أو النفاثة المائية خياراً أفضل.
اعتبارات خاصة للأسطح الصدئة أو المطلية
يمكن أن يؤثر الصدأ أو الطلاء على السطح على مرحلة التسخين المسبق. هذه الطلاءات تحجب الحرارة أو تحترق بشكل غير متوقع، مما يؤخر الاشتعال. قد يطلق الطلاء أيضًا أبخرة سامة.
للحصول على أفضل النتائج، نظف السطح قبل القطع. تزيل الفرشاة السلكية أو المطحنة معظم الصدأ والطلاء. هذا يساعد الشعلة على تسخين المعدن بالتساوي ويحافظ على ثبات القطع.
تقنيات التقطيع والنصائح
تحتاج عمليات القطع المختلفة إلى تقنيات مختلفة. سواء كنت تعمل على خطوط مستقيمة أو دوائر أو حواف مشطوفة، فإن التحكم في الشعلة هو المفتاح. تساعدك هذه النصائح في الحصول على قطع أنظف وأدق.
قطع الخط المستقيم
للقطع بشكل مستقيم، استخدم دليلاً مثل مسطرة معدنية أو مسار قطع. هذا يحافظ على ثبات يدك ويحسن جودة الحافة. حافظ على الشعلة بزاوية وارتفاع ثابتين. راقب الشرارات - يجب أن تتدفق بالتساوي من أسفل القطع. إذا تناثرت أو توقفت، اضبط سرعتك.
قم بتحديد خطك بوضوح باستخدام الحجر الصابوني أو مكشطة. قم بتسخين حافة البداية بالكامل لتجنب حدوث تقدم خشن.
قطع الدوائر والأشكال
يتطلب قطع المنحنيات أو الثقوب المزيد من التحكم. بالنسبة للدوائر الصغيرة، يمكنك استخدام ملحق البوصلة على المشعل. أما بالنسبة للأشكال اليدوية الحرة، فكن بطيئاً وثابتاً. حافظ على مرونة معصمك وتحرك في أقواس ناعمة.
ابدأ من المنتصف للقطع الداخلي. قم بثقب الثقب أولاً، ثم اعمل للخارج. أما بالنسبة للقطع الخارجية، فابدأ من الحافة واتبع المخطط الخارجي عن كثب.
القطع المائل لإعداد اللحام
يساعد القطع المائل في تحضير الأجزاء للحام. اضبط الشعلة على زاوية ثابتة - عادةً من 30 إلى 45 درجة. أمسكها بثبات طوال عملية القطع للحفاظ على ثبات الشطبة.
استخدم دليل أو رقعة للتحكم في مسار الشعلة. التدريب هو المفتاح، لأن القطع المائل أكثر حساسية لحركة الشعلة.
التحكم في السرعة وارتفاع اللهب
تؤثر السرعة على جودة القطع. إذا كنت سريعًا جدًا، فقد لا يتم القطع. اذهب ببطء شديد، وسيتراكم الخبث في القاع. راقب أثر الشرارة للتحقق مما إذا كانت سرعتك صحيحة.
حافظ على طرف الشعلة على الارتفاع الصحيح - عادةً من 1/8 إلى 1/4 بوصة فوق السطح. إذا كان قريبًا جدًا، فسوف تتلف الفوهة. وإذا كان بعيدًا جدًا فلن يكون القطع نظيفًا. حافظ على تركيز اللهب أمام خط القطع مباشرةً للحفاظ على الحرارة.
أخطاء المبتدئين التي يجب تجنبها
غالباً ما يواجه المستخدمون الجدد مشاكل تؤثر على جودة القطع وسلامته. هذه الأخطاء شائعة ولكن من السهل إصلاحها بالعادات الصحيحة. إليك ما يجب الحذر منه.
ضبط اللهب غير صحيح
يجب ضبط اللهب على حالة محايدة - ليس الكثير من الأكسجين وليس الكثير من الوقود. فاللهب "الغني جدًا" (الكثير من الوقود) يحترق بشكل قذر ويترك خبثًا. أما اللهب "الخفيف جدًا" (الكثير من الأكسجين) قد يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المعدن وتآكل الطرف.
لضبطه بشكل صحيح، ابدأ بالوقود، ثم أضف الأكسجين ببطء حتى يصبح اللهب حادًا وهادئًا. يعطي اللهب المضبوط بشكل صحيح حرارة مستقرة وقطع أنظف.
قطع سريع جداً أو بطيء جداً
السرعة مهمة. إذا تحركت بسرعة كبيرة، فلن يقطع اللهب الفولاذ بالكامل. ستحصل على قطع غير مكتمل أو حافة خشنة. إذا تحركت ببطء شديد، سيتسع القطع مع الكثير من الخبث والتشويه الحراري.
راقب الشرر. يجب أن تتدفق بشكل مستقيم عبر القطع. إذا ارتدت أو تناثرت للخلف، عدّل سرعتك.
تخطي التسخين المسبق أو عدم محاذاة الشعلة
تخطي التسخين المسبق خطأ كبير. يجب أن يصل المعدن إلى درجة الحرارة المناسبة قبل القطع. إذا كان باردًا جدًا، فلن يتفاعل الأكسجين مع الفولاذ بشكل صحيح، ولن يبدأ القطع بشكل نظيف.
محاذاة الشعلة أمر بالغ الأهمية. حافظ على الطرف عمودياً للقطع المستقيم. بالنسبة للقطع المائل، حافظ على ثبات الزاوية. إذا اهتزت الشعلة أو مالت، فستكون حافة القطع خشنة أو غير مستوية. خذ وقتك في محاذاة الشعلة قبل البدء.
خاتمة
القطع بالوقود الأوكسي هو طريقة موثوقة لقطع الفولاذ الكربوني السميك. وهي تستخدم مزيجًا من غاز الوقود والأكسجين لتسخين المعدن وحرقه. هذه العملية هي الأفضل للصلب الطري وتعمل بشكل جيد في العديد من الأماكن الصناعية. وهي فعالة من حيث التكلفة وسهلة الإعداد ومثالية للقطع اليدوي والقطع الآلي. وباستخدام الشعلة والغاز والتقنية المناسبة، يمكنك الحصول على قطع نظيف بأقل قدر من النفايات.
هل تحتاج إلى مساعدة في اختيار طريقة القطع المناسبة أو الحصول على قطع معدنية دقيقة القطع؟ تواصل مع فريقنا للحصول على دعم الخبراء وعرض أسعار سريع لمشروعك القادم.
مهلا، أنا كيفن لي
على مدى السنوات العشر الماضية، كنت منغمسًا في أشكال مختلفة من تصنيع الصفائح المعدنية، وشاركت رؤى رائعة هنا من تجاربي عبر ورش العمل المتنوعة.
ابقى على تواصل
كيفن لي
لدي أكثر من عشر سنوات من الخبرة المهنية في تصنيع الصفائح المعدنية، وتخصصت في القطع بالليزر، والثني، واللحام، وتقنيات معالجة الأسطح. كمدير فني في شنغن، أنا ملتزم بحل تحديات التصنيع المعقدة ودفع الابتكار والجودة في كل مشروع.
