Air Carbon Arc Cutting (CAC)
Air carbon arc cutting è un processo di taglio ad arco in cui i metalli da tagliare sono fusi dal calore di un arco di carbonio.
Il metallo fuso viene rimosso da un getto d’aria compressa ad alta velocità.
Il getto d’aria è esterno all’elettrodo consumabile di carbonio-grafite. Colpisce il metallo fuso immediatamente dietro l’arco.
L’attrezzatura necessaria include un compressore d’aria, una fonte di alimentazione per la saldatura, un elettrodo di carbonio e una torcia di scriccatura.
Il processo dell’arco di carbonio ad aria è mostrato nella figura 10-75.
Confronto con altri processi
Il taglio ad arco di carbonio ad aria e la rimozione del metallo differiscono dal taglio ad arco plasma in quanto utilizzano un arco aperto (non costretto), che è indipendente dal getto del gas. Il getto d’aria rimuove fisicamente il metallo invece che chimicamente, che è l’approccio nei processi di taglio a ossicombustibile.
Il processo è più flessibile dei processi a ossicombustibile poiché non richiede l’ossidazione per tagliare. I metalli più comuni tagliati con questo processo includono ghise, leghe di rame e acciaio inossidabile. Il processo è ampiamente utilizzato per la scriccatura del dorso, la preparazione dei giunti e la rimozione del metallo di saldatura difettoso.
Video sul taglio ad arco ad aria al carbonio
Apparecchiatura e schema elettrico
Lo schema elettrico per il taglio ad arco ad aria al carbonio (CAC) o scriccatura è mostrato in figura 10-76. Normalmente, si usano saldatrici convenzionali a corrente costante. La tensione costante può essere usata con questo processo. Quando si usa un generatore CV, si devono prendere precauzioni per farlo funzionare entro la sua potenza nominale di corrente e ciclo di lavoro. I generatori a corrente alternata con caratteristiche di caduta convenzionali possono anche essere utilizzati per applicazioni speciali. Devono essere usati elettrodi di carbonio di tipo AC.
Le attrezzature necessarie sono mostrate dal diagramma a blocchi. Macchine speciali pesanti ad alta corrente sono state fatte appositamente per il processo dell’arco di carbone ad aria. Questo è dovuto alle correnti estremamente alte usate per gli elettrodi di carbonio di grandi dimensioni.
Porta elettrodi
Il porta elettrodi è progettato per il processo ad arco di carbonio in aria (CAC). Il supporto include una piccola testa di presa circolare che contiene i getti d’aria per dirigere l’aria compressa lungo l’elettrodo. Ha anche una scanalatura per afferrare l’elettrodo. Questa testa può essere ruotata per permettere diversi angoli dell’elettrodo rispetto al supporto. Un cavo elettrico pesante e un tubo di alimentazione dell’aria sono collegati al supporto attraverso una morsettiera. Una valvola è inclusa nel supporto per attivare e disattivare l’aria compressa. I supporti sono disponibili in diverse dimensioni a seconda del ciclo di lavoro del lavoro eseguito, la corrente di saldatura e la dimensione dell’elettrodo di carbonio utilizzato. Per lavori extra pesanti, si usano supporti raffreddati ad acqua.
Tipi di elettrodi
Carbonio grafite:
Gli elettrodi di carbonio grafite sono fatti di una miscela di carbonio e grafite più un legante che viene cotto per produrre una struttura omogenea. Gli elettrodi sono disponibili in diversi tipi.
Elettrodi semplici non rivestiti:
L’elettrodo semplice non rivestito è meno costoso, porta meno corrente e si avvia più facilmente.
Rame-Coated:
L’elettrodo rivestito in rame fornisce una migliore conducibilità elettrica tra esso e il supporto. L’elettrodo rivestito di rame è migliore per mantenere il diametro originale durante il funzionamento. Dura più a lungo e trasporta una corrente più elevata. Gli elettrodi rivestiti di rame sono di due tipi
- tipo CC
- tipo CA
Il rapporto di composizione del carbonio e della grafite è leggermente diverso per questi due tipi. Il tipo dc è più comune.
Il tipo ac contiene elementi speciali per stabilizzare l’arco. È usato per l’elettrodo negativo in corrente continua quando si tagliano le ghise. Gli elettrodi rivestiti in AC sono fatti con grafite, carbonio e un legante speciale. I materiali delle terre rare sono mescolati per assicurare la stabilizzazione quando si usa la corrente alternata.
Per l’uso normale, l’elettrodo è azionato con l’elettrodo positivo. Gli elettrodi hanno un diametro da 5/32 a 1 in. (da 4,0 a 25,4 mm). Gli elettrodi sono normalmente lunghi 12 in. (300 mm) di lunghezza; tuttavia, sono disponibili elettrodi da 6 in. (150 mm) sono disponibili Elettrodi rivestiti in rame con giunti a bicchiere conici sono disponibili per il funzionamento automatico e consentono il funzionamento continuo.
La tabella sottostante mostra i tipi di elettrodi e la gamma di corrente d’arco per diverse dimensioni.
La polarità dell’elettrodo è positiva (polarità inversa).
Nota: Per gli elettrodi ramati DC la corrente può essere aumentata di un punto percentuale.
Controlla le istruzioni dei produttori
Pressione dell’aria
La pressione dell’aria non è critica ma dovrebbe variare da 80 a 100 psi (552 a 690 kPa). Il volume di aria compressa richiesto varia da un minimo di 5 piedi cubi al minuto (2,5 litri al minuto) fino a 50 piedi cubi al minuto (24 litri al minuto) per gli elettrodi di carbonio di dimensioni maggiori. Un compressore da un cavallo fornirà aria sufficiente per gli elettrodi più piccoli. Sarà necessario fino a un compressore da dieci cavalli quando si usano gli elettrodi più grandi.
Torcia
Una torcia manuale per scriccatura al carbonio è mostrata sopra. La torcia tiene un elettrodo in una testa girevole che ha una o più prese d’aria. In questo modo il getto d’aria rimane allineato con l’elettrodo indipendentemente dall’angolo dell’elettrodo rispetto alla torcia.
Se la torcia ha due teste (getti d’aria su entrambi i lati dell’elettrodo) o con un angolo fisso tra l’elettrodo e il supporto, sono migliori per alcuni usi come grandi fusioni (padwashing) o per la rimozione di pastiglie.
La torcia è raffreddata ad aria. Se si usano applicazioni ad alta corrente, allora il raffreddamento ad acqua può essere usato con una torcia per impieghi pesanti.
Avantaggi e principali usi
Il processo di taglio ad arco di carbonio ad aria (CAC) è usato per tagliare il metallo, per scriccare il metallo difettoso, per rimuovere saldature vecchie o inferiori, per scriccare le radici delle saldature a piena penetrazione, e per preparare le scanalature per la saldatura. Il taglio ad arco di carbonio ad aria è anche usato quando i bordi leggermente irregolari non sono discutibili.
L’area del taglio è piccola e, poiché il metallo è fuso e rimosso rapidamente, l’area circostante non raggiunge alte temperature. Questo riduce la tendenza alla distorsione e alla rottura.
Il processo di taglio e scriccatura ad arco di carbonio (CAC) è normalmente azionato manualmente. L’apparecchio può essere montato su un carrello di trasporto. Questo è considerato taglio o scriccatura a macchina.
Sono state fatte applicazioni speciali dove il lavoro cilindrico è stato messo su un dispositivo simile a un tornio e ruotato sotto la torcia ad aria compressa. Questo è un taglio a macchina o automatico, a seconda del coinvolgimento dell’operatore.
Lavora in tutte le posizioni:
Il processo di taglio ad arco di carbonio ad aria (CAC) può essere usato in tutte le posizioni. Può anche essere usato per la scriccatura in tutte le posizioni. L’uso in posizione sopraelevata richiede un alto grado di abilità.
Lavora con i metalli comuni:
Il processo di taglio ad aria compressa può essere usato per tagliare o scriccare la maggior parte dei metalli comuni. I metalli includono: allumi, rame, ferro, magnesio e acciai al carbonio e inossidabili.
Il processo non è raccomandato per la preparazione della saldatura per l’acciaio inossidabile, il titanio, lo zirconio e altri metalli simili senza una pulizia successiva. Questa pulizia, di solito tramite molatura, deve rimuovere tutto il materiale carbonizzato superficiale adiacente al taglio. Il processo può essere utilizzato per tagliare questi materiali per rottami da rifondere.
Principi del processo
Il programma di procedura per realizzare scanalature nell’acciaio è riportato nella tabella seguente…
- Pressione dell’aria da 80 a 100 PSI, (da 552 a 690 KPa) è raccomandata per elettrodi da 1/2″ e 5/8″ (13 e 16mm).
- Per scanalature più profonde di 3/4″(19mm) può essere usata una combinazione di impostazioni e passaggi multipli.
Per fare un taglio o un’operazione di scriccatura, la fresa crea un arco e quasi immediatamente inizia il flusso d’aria.
L’elettrodo è puntato nella direzione di marcia con un angolo di spinta di circa 45° con l’asse del solco.
La velocità di marcia, l’angolo dell’elettrodo, la dimensione dell’elettrodo e la corrente determinano la profondità del solco. Il diametro dell’elettrodo determina la larghezza del solco.
Le normali precauzioni di sicurezza associate alla saldatura ad arco con carbonio e alla saldatura ad arco con metallo schermato si applicano al taglio ad arco con carbonio (CAC) e alla scriccatura. Tuttavia, devono essere osservate altre due precauzioni.
In primo luogo, il getto d’aria farà viaggiare il metallo fuso per una distanza molto lunga. Piastre metalliche di deviazione dovrebbero essere posizionate di fronte all’operazione di scriccatura. Tutti i materiali combustibili devono essere allontanati dall’area di lavoro. A livelli di alta corrente, la massa di metallo fuso rimossa è abbastanza grande e diventerà un pericolo di incendio se non adeguatamente contenuta.
Il secondo fattore è l’alto livello di rumore. Ad alte correnti con alta pressione dell’aria, si verifica un rumore molto forte. Le protezioni per le orecchie, le cuffie o i tappi per le orecchie dovrebbero essere indossati dal tagliatore ad arco.