Powietrzne żłobienie łukiem węglowym usuwa metal poprzez intensywne ciepło łuku utworzonego pomiędzy elektrodą węglową a obrabianym przedmiotem. W miarę jak materiał się topi, sprężone powietrze, które jest kierowane przez wyloty w dolnych szczękach palnika trzymającego elektrodę, podnosi stopiony metal poza łuk, zanim metal się zestali.
Powietrzny proces żłobienia łukiem węglowym nie wymaga utleniania w celu utrzymania cięcia, więc może żłobić lub ciąć metale, których proces tlenowo-paliwowy nie może. W rzeczywistości, większość powszechnie stosowanych metali (stal węglowa, stal nierdzewna, wysokostopowa blacha trudnościeralna, stopy miedzi i żeliwa) może być cięta przy użyciu żłobienia z wykorzystaniem łuku węglowego.
Typowe zastosowania obejmują żłobienie wsteczne szwów spawalniczych w celu dotarcia do osadzonego metalu spoiny z drugiej strony obrabianego przedmiotu, usuwanie wrót i pionów z odlewów, usuwanie starego lub nadmiaru metalu spoiny w celu umożliwienia naprawy sprzętu oraz ponowne kształtowanie rozdartego metalu przed naprawą spawalniczą, zwłaszcza w sprzęcie budowlanym.
Wynalazca żłobienia łukiem węglowym, Myron Stepath, pierwotnie opracował proces usuwania wadliwych spoin w płytach pancernych ze stali nierdzewnej na okrętach wojennych USA; konwencjonalne metody, takie jak odpryskiwanie i szlifowanie, okazały się niewykonalne ze względu na czas i koszty. Stepath wykonywał swoją pierwotną pracę dla Marynarki Wojennej podczas II Wojny Światowej przed założeniem Arcair Co. w 1949 roku. Obecnie Arcair jest częścią rodziny marek ESAB, a nazwa Arcair jest synonimem procesu żłobienia.
Szybkość usuwania metalu zależy od wydajności strumienia powietrza, średnicy elektrody węglowej, mocy źródła spawalniczego i umiejętności operatora. Na szczęście opanowanie procesu żłobienia łukiem węglowym wymaga jedynie praktyki. Oto osiem wskazówek, które poprawią wyniki.
1. Wybierz elektrodę
Istnieją trzy rodzaje elektrod węglowych: Elektrody powlekane AC (do stosowania ze źródłami prądu przemiennego), elektrody zwykłe DC i elektrody powlekane miedzią DC. Te ostatnie są najszerzej stosowane ze względu na stosunkowo długą żywotność elektrod, stabilną charakterystykę łuku i jednorodność rowków.
Elektrody te są wykonane ze zmieszania węgla i grafitu ze spoiwem. W wyniku wypalania tej mieszaniny powstają gęste, jednorodne elektrody grafitowe o niskiej oporności elektrycznej, które są następnie powlekane miedzią o kontrolowanej grubości.
Elektrody węglowe powlekane miedzią występują w trzech kształtach i wielu rozmiarach: elektrody okrągłe o średnicach od 1/8 cala do 1 cala, elektrody półokrągłe o średnicach 5/8 cala oraz elektrody płaskie (prostokątne) o wymiarach 5/32 cala na 3/8 cala lub 3/16 cala na 5/8 cala. Elektrody prostokątne są używane do wykonywania prostokątnych rowków i usuwania wzmocnień spoiny, natomiast elektrody półokrągłe zapewniają uniwersalność tworzenia okrągłych lub płaskich wyżłobień w zależności od ich orientacji.
Głębokość i kontur wykonanego rowka są kontrolowane przez średnicę elektrody i prędkość przesuwu. Rowki o głębokości większej niż 1,5 średnicy muszą być wykonywane w wielu przejściach. Szerokość rowka jest określana przez średnicę elektrody i jest zazwyczaj o 1/8 cala szersza od średnicy. Szerszy rowek może być wykonany przy użyciu małej elektrody poprzez oscylację elektrody ruchem tkackim.
Średnica elektrody węglowej jest ograniczona przez moc wyjściową źródła prądu. Tabela 1 sugeruje zakresy prądu dla powszechnie stosowanych elektrod powlekanych miedzią DC.
2. Wybierz palnik
Ręczny palnik do żłobienia i zespół kabli zawiera połączenia dla przewodu spawalniczego i przewodu sprężonego powietrza. Należy pamiętać o odpowiednim dobraniu rozmiaru palnika i przewodu uziemiającego w zależności od natężenia prądu i długości przewodu. Izolowana osłona przyłączeniowa i zestaw do podłączenia upraszczają podłączenie palnika i eliminują możliwość powstania łuku elektrycznego podczas kontaktu z elektrycznie gorącymi częściami.
Palnik ręczny utrzymuje elektrodę węglową w obrotowej głowicy, dzięki czemu dysze powietrzne pozostają wyrównane z elektrodą niezależnie od kąta. Większość palników ma jeden zestaw dysz powietrznych, ale niektóre mają dysze powietrzne po dwóch stronach elektrody, które są lepsze do niektórych zastosowań, takich jak usuwanie podkładek i pionów z dużych odlewów (padwashing).
Tradycyjne modele palników ręcznych wymagają dość dużego nacisku na uchwyt, około 27 funtów lub więcej. Najnowszy palnik firmy Arcair, AirPro X4000, wykorzystuje sprężone powietrze już przepływające przez palnik do pneumatycznego otwarcia szczęk palnika. Operator naciska przełącznik kołyskowy, szczęki otwierają się i może on bez wysiłku wkładać, regulować i wyjmować elektrody węglowe. Dodatkową zaletą jest wyeliminowanie zespołu dźwigni, co obniża profil palnika i ułatwia dostęp.
Przełącznik kołyskowy kontroluje również funkcję włączania/wyłączania sprężonego powietrza, dzięki czemu powietrze nie przepływa przez palnik lub przewód bez zainicjowania przepływu przez operatora za pomocą przełącznika kołyskowego. Mechanizm zatrzaskowy blokuje przepływ powietrza podczas pracy, aby zmniejszyć zmęczenie rąk, a zawór powietrza „bez wycieku” oszczędza energię elektryczną i koszty utrzymania sklepowej sprężarki powietrza.
Palniki ręczne są zwykle chłodzone powietrzem. W przypadku zastosowań wysokoprądowych z palnikami o dużej mocy można stosować zespoły przewodów chłodzonych wodą.
3. Ustawienie elektrody
Przy stosowaniu elektrod węglowych pokrytych miedzią należy umieścić elektrodę w palniku w taki sposób, aby niepowlekany koniec był skierowany w stronę przedmiotu obrabianego. Ustawić ciśnienie powietrza na 80 do 100 psi, co jest wystarczającym przepływem, aby zapobiec uwięzieniu węgla w żłobieniu.
W normalnych warunkach, ustawić elektrodę tak, aby nie więcej niż 7 cali węgla wystawało poza głowicę palnika. Dla aluminium, to przedłużenie powinno wynosić 3 cale. Źródło podmuchu powietrza jest zawsze umieszczone pomiędzy elektrodą a obrabianym przedmiotem. Jeśli jest wystarczający przepływ powietrza, czyszczenie spoiny nie stanowi problemu.
4. Zajarzanie łuku
Zacznij łuk lekko dotykając elektrodą węglową do obrabianego przedmiotu. Pozwól, aby łuk się uruchomił i powoli przesuwaj go do przodu lub na boki w zależności od potrzeb, aby osiągnąć cel. Zajarzanie łuku jest nieco inne i nieco łatwiejsze niż w przypadku elektrody spawalniczej. Przed zajarzeniem łuku należy poświęcić odpowiednią ilość czasu na przyjęcie wygodnej pozycji i nie odciągać elektrody do tyłu po zajarzeniu łuku.
Powietrzny proces żłobienia łukiem węglowym działa w zakresie od 35 V do 55 V. Należy słuchać, czy łuk jest głośny, co oznacza wystarczające napięcie (uwaga: podczas żłobienia należy nosić ochronę słuchu). Stłumiony łuk oznacza, że napięcie jest zbyt niskie, co może powodować powstawanie osadów węglowych.
5. Kąt przesuwu
Przechowywać palnik w taki sposób, aby elektroda węglowa była odchylona do tyłu od kierunku przesuwu, a podmuch powietrza omiatał końcówkę elektrody w celu odprowadzenia stopionego metalu. Prawidłowy kąt pochylenia palnika do przedmiotu obrabianego wynosi 35 do 45 stopni.
6. Głębokość żłobienia
Szybkość przesuwu określa głębokość żłobienia. Im większa prędkość przesuwu, tym płytsze żłobienie. Wolna prędkość jazdy powoduje głębsze żłobienie. Krótki łuk musi być utrzymywany przez postęp w kierunku cięcia wystarczająco szybko, aby nadążyć za usuwaniem metalu i zużyciem elektrody. Stałość postępu kontroluje gładkość uzyskanej powierzchni.
7. Technika pchania
Zawsze stosuj technikę pchania podczas żłobienia łukiem węglowym. Należy stale posuwać się do przodu z powietrzem wydmuchiwanym zza łuku. Nigdy nie cofać się. Zapobiega to osadzaniu się węgla w materiale rodzimym, który nie może być spawany bez uprzedniego ponownego żłobienia lub szlifowania w celu całkowitego oczyszczenia materiału rodzimego.
8. Skup się na linii
Podczas żłobienia wstecznego spoiny należy skupić się na linii spoiny, która jest widoczna tuż przed elektrodą węglową. Pozwala to śledzić przebieg spoiny. Aby lepiej kontrolować wyniki żłobienia, należy trzymać głowę za łukiem.
Pamiętając o tych radach i przy odrobinie praktyki, żłobienie łukiem węglowym może być prostym, niedrogim i wysoce skutecznym sposobem usuwania prawie wszystkich metali w różnych zastosowaniach związanych z produkcją i naprawą metali.
ESAB Welding & Produkty do cięcia
Wykonywanie prac spawalniczych.