Air Carbon Arc Cutting (CAC)

Air carbon arc cutting is een snijboogprocédé waarbij te snijden metalen worden gesmolten door de hitte van een koolstofboog.

Het gesmolten metaal wordt verwijderd door een persluchtstraal met hoge snelheid.

De luchtstraal bevindt zich buiten de verbruikselektrode van koolstof-grafiet. Het treft het gesmolten metaal direct achter de boog.

De benodigde apparatuur omvat een luchtcompressor, lasstroombron, koolstofelektrode en een gutstoorts.

Het lucht-koolstofboogproces wordt getoond in figuur 10-75.

Vergelijking met andere processen

Het snijden en verwijderen van metaal met een luchtkoolstofboog verschilt van het snijden met een plasmaboog doordat er een open (niet geblokkeerde) boog wordt gebruikt, die onafhankelijk is van de gasstraal. De luchtstraal verwijdert metaal op fysische wijze in plaats van op chemische wijze, zoals bij autogeensnijden het geval is.

Het proces is flexibeler dan autogeensnijden omdat er geen oxidatie nodig is om te kunnen snijden. De meest voorkomende metalen die met dit proces worden gesneden zijn gietijzer, koperlegeringen en roestvrij staal. Het proces wordt veel gebruikt voor backgutsen, het voorbereiden van verbindingen en het verwijderen van defect lasmetaal.

Air Carbon Arc Cutting Video

Apparatuur en schakelschema

Het schakelschema voor air carbon arc cutting (CAC) of gutsen is te zien in figuur 10-76. Normaal gesproken worden conventionele lasmachines met constante stroom gebruikt. Bij dit proces kan constante spanning worden gebruikt. Wanneer een CV-stroombron wordt gebruikt, moeten voorzorgsmaatregelen worden genomen om deze binnen de nominale stroomsterkte en inschakelduur te laten werken. Wisselstroombronnen met conventionele afnemende eigenschappen kunnen ook worden gebruikt voor speciale toepassingen. Er moeten koolelektroden van het wisselstroomtype worden gebruikt.

De benodigde apparatuur wordt weergegeven door het blokschema. Speciale zware machines met hoge stroomsterkte zijn speciaal gemaakt voor het lucht-koolstofboogprocédé. Dit vanwege de extreem hoge stromen die worden gebruikt voor de grote koolstofelektroden.

Elektrodehouder

De elektrodehouder is ontworpen voor het lucht-koolstofboogproces (CAC). De houder bevat een kleine ronde grijpkop die de luchtstralen bevat om de perslucht langs de elektrode te leiden. Hij heeft ook een groef voor het vastgrijpen van de elektrode. Deze kop kan worden gedraaid om verschillende hoeken van de elektrode ten opzichte van de houder mogelijk te maken. Een zware elektrische leiding en een luchttoevoerslang zijn via een aansluitblok met de houder verbonden. In de houder is een ventiel opgenomen voor het in- en uitschakelen van de perslucht. Houders zijn verkrijgbaar in verschillende maten, afhankelijk van de inschakelduur van het uit te voeren werk, de lasstroom en de grootte van de gebruikte koolstofelektrode. Voor extra zwaar werk worden watergekoelde houders gebruikt.

Typen elektroden

Koolstofgrafiet:

De koolstofgrafietelektroden zijn gemaakt van een mengsel van koolstof en grafiet plus een bindmiddel dat wordt gebakken om een homogene structuur te verkrijgen. Elektroden zijn er in verschillende types.

Gewone ongecoate elektroden:

De gewone ongecoate elektrode is minder duur, voert minder stroom, en start gemakkelijker.

Koper-gecoate:

De met koper gecoate elektrode zorgt voor een betere elektrische geleiding tussen de elektrode en de houder. De met koper beklede elektrode is beter voor het behoud van de oorspronkelijke diameter tijdens gebruik. Hij gaat langer mee en draagt een hogere stroom. Verkoperde elektroden zijn er in twee soorten

• DC type
• AC type

De samenstelling verhouding van de koolstof en het grafiet is iets verschillend voor deze twee types. Het gelijkstroomtype is gebruikelijker.

Het wisselstroomtype bevat speciale elementen om de boog te stabiliseren. Het wordt gebruikt voor gelijkstroom elektrode negatief bij het snijden van gietijzer. AC beklede elektroden worden gemaakt met grafiet, koolstof en een speciaal bindmiddel. Zeldzame aardmaterialen worden gemengd om stabilisatie te verzekeren bij gebruik van wisselstroom.

Voor normaal gebruik wordt de elektrode met de elektrode positief bediend. De elektroden hebben een diameter van 5/32 tot 1 in. (4,0 tot 25,4 mm). Elektroden zijn normaal 12 in. (300 mm) lang; er zijn echter elektroden van 150 mm (6 in. (150 mm) elektroden zijn verkrijgbaar Met koper beklede elektroden met taps toelopende busverbindingen zijn verkrijgbaar voor automatische werking, en maken continue werking mogelijk.

De tabel hieronder toont de soorten elektroden en het boogstroombereik voor verschillende maten.

De polariteit van de elektrode is positief (omgekeerde polariteit).
Note: Voor gelijkstroom verkoperde elektroden kan de stroom procentueel worden verhoogd.
Check Manufacturers Directions

Air Pressure

De luchtdruk is niet kritisch, maar moet variëren van 80 tot 100 psi (552 tot 690 kPa). Het vereiste volume perslucht varieert van 2,5 liter per minuut tot 24 liter per minuut voor de grootste koolstofelektroden. Een compressor van één paardenkracht levert voldoende lucht voor kleinere elektroden. Bij gebruik van de grootste elektroden is een compressor van 10 pk nodig.

Toorts

Een handmatige koolstof gutstoorts is hierboven afgebeeld. De toorts heeft een elektrode in een draaibare kop met één of meerdere luchtkamers. Op deze manier blijft de luchtstraal uitgelijnd met de elektrode, ongeacht de hoek van de elektrode ten opzichte van de toorts.

Als de toorts twee koppen heeft (luchtstralen aan beide zijden van de elektrode) of met een vaste hoek tussen de elektrode en de houder, zijn beter voor sommige toepassingen, zoals grote gietstukken (padwash) of voor het verwijderen van pads.

De toorts wordt gekoeld door lucht. Als hoge-stroomtoepassingen worden gebruikt, dan kan waterkoeling worden gebruikt samen met een zware toorts.

Voordelen en belangrijkste toepassingen

Het lucht koolstof boog snijproces (CAC) wordt gebruikt om metaal te snijden, om defect metaal uit te gutsen, om oude of inferieure lassen te verwijderen, voor root gutsen van volledige penetratielassen, en om groeven voor te bereiden voor het lassen. Koolstofvlamboogsnijden wordt ook gebruikt wanneer enigszins gerafelde randen niet bezwaarlijk zijn.

Het snijgebied is klein en omdat het metaal snel wordt gesmolten en verwijderd, bereikt het omringende gebied geen hoge temperaturen. Dit vermindert de neiging tot vervorming en scheurvorming.

Het lucht carbon arc cutting (CAC) en gutsproces wordt gewoonlijk met de hand bediend. Het apparaat kan op een verrijdbaar onderstel worden gemonteerd. Dit wordt beschouwd als machinaal snijden of gutsen.

Er zijn speciale toepassingen gemaakt waarbij cilindrisch werk op een draaibankachtig apparaat is geplaatst en onder de luchtkoolstofboogtoorts wordt gedraaid. Dit is machinaal of automatisch snijden, afhankelijk van de betrokkenheid van de operator.

Werkt in alle posities:

Het lucht koolstof boog snijproces (CAC) kan in alle posities worden gebruikt. Het kan ook worden gebruikt voor gutsen in alle posities. Het gebruik in de positie boven het hoofd vereist een hoge mate van vaardigheid.

Werkt met gangbare metalen:

Het lucht koolstof boog proces kan worden gebruikt voor het snijden of gutsen van de meeste gangbare metalen. De metalen omvatten: aluminums, koper, ijzer, magnesium, en koolstof en roestvrij staal.

Het proces wordt niet geadviseerd voor lasvoorbereiding voor roestvrij staal, titanium, zirconium, en andere gelijkaardige metalen zonder het daarna schoonmaken. Deze reiniging, gewoonlijk door slijpen, moet al het aan de oppervlakte verkoolde materiaal naast de snede verwijderen. Het proces kan worden gebruikt om deze materialen te snijden voor schroot om te hersmelten.

Principes van het proces

Het procedureschema voor het maken van groeven in staal wordt in onderstaande tabel weergegeven…

1. Luchtdruk 80 tot 100 PSI, (552 tot 690 KPa) wordt aanbevolen voor 1/2″ en 5/8″ (13 en 16mm) elektroden.
2. Een combinatie van instellingen en meerdere gutsgangen kan worden gebruikt voor groeven dieper dan 3/4″ (19mm).

Om een snede of een gutsbewerking te maken, slaat de snijder een boog en start vrijwel onmiddellijk de luchtstroom.

De elektrode is gericht in de rijrichting met een duwhoek van ongeveer 45° met de as-van de groef.

De rijsnelheid, de elektrodehoek, en de elektrodeafmeting en -stroom bepalen de groefdiepte. De diameter van de elektrode bepaalt de breedte van de groef.

De normale voorzorgsmaatregelen voor koolstofbooglassen en booglassen met afgeschermd metaal zijn van toepassing op koolstofboogsnijden (CAC) en gutsen met lucht. Er moeten echter nog twee andere voorzorgsmaatregelen in acht worden genomen.

Ten eerste zal de luchtontploffing ervoor zorgen dat het gesmolten metaal een zeer grote afstand zal afleggen. Metalen afbuigplaten moeten vóór het gutsen worden geplaatst. Alle brandbare materialen moeten uit de buurt van het werkgebied worden gebracht. Bij hoge stroomsnelheden is de massa van het verwijderde gesmolten metaal vrij groot en zal brandgevaarlijk worden indien niet goed ingeperkt.

De tweede factor is het hoge geluidsniveau. Bij hoge stromen met hoge luchtdruk ontstaat een zeer hard geluid. Oorbescherming, oorkappen of oordoppen moeten door de boogschaar worden gedragen.