DE102012020815A1 - Hole piercing by grooving or puncturing, in autogenic flame cutting of article, comprises heating material of article to ignition temperature, and combusting heated material by supplying cutting oxygen, which has first gas stream - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lochstechen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a method for piercing according to the preamble of claim 1.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine zum Lochstechen bestimmte Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.The present invention further relates to a device for piercing according to the preamble of claim 6.
Stand der TechnikState of the art
Beim thermischen Trennen werden Werkstücke geschnitten, indem der zu schneidenden Stelle Energie zugeführt wird, wodurch Material am Bearbeitungsort entfernt wird und dieses Material schließlich mit Hilfe eines Gasstrahls, des sogenannten Schneidstrahls, ausgetrieben wird. Von Vorteil ist hierbei, dass das Werkzeug, nämlich der Schneidstrahl, nicht stumpf werden kann und dass auf das zu schneidende Werkstück kaum Kraft ausgeübt wird. Für die Energiezufuhr gibt es verschiedene Möglichkeiten, so dass mehrere thermische Trennverfahren existieren.During thermal cutting, workpieces are cut by supplying energy to the point to be cut, whereby material is removed at the processing location and this material is finally expelled with the aid of a gas jet, the so-called cutting jet. The advantage here is that the tool, namely the cutting beam, can not be dull and that hardly force is exerted on the workpiece to be cut. There are various possibilities for the energy supply, so that several thermal separation processes exist.
Eine Abgrenzung der thermischen Schneidverfahren Laserstrahlschneiden, Plasmaschneiden und autogenes Brennschneiden nach technischen sowie wirtschaftlichen Gesichtspunkten wird beispielsweise im
Zu Beginn des thermischen Trennprozesses wird der Werkstoff zum Anschneiden, dem sogenannten Lochstechen oder Piercing, des Gegenstands, also zum Einstechen in den Gegenstand bzw. zum Durchstechen durch den Gegenstand, auf Zündtemperatur erhitzt. Das Erhitzen kann mittels einer beispielsweise Acetylen, Erdgas und/oder Propan aufweisenden Brenngas-Sauerstoff-Flamme erfolgen.At the beginning of the thermal separation process, the material for cutting, the so-called piercing or piercing, the article, ie for piercing the article or for piercing through the article, is heated to ignition temperature. The heating can be effected by means of, for example, acetylene, natural gas and / or propane having fuel gas-oxygen flame.
Hat der Werkstoff seine Zündtemperatur erreicht, wird Schneidsauerstoff zugeführt.If the material has reached its ignition temperature, cutting oxygen is supplied.
Durch die Verbrennung des Werkstoffs im Schneidsauerstoff wird dem Schneidprozess zusätzlich zur Flamme Energie zugeführt. Mit der kinetischen Energie des Sauerstoffstrahls werden die durch die Verbrennung entstehende Schlacke und der geschmolzene Werkstoff ruckartig in einem Funkenregen aus dem Lochstechpunkt ausgetrieben. Der Prozess des Lochstechens ist also eine Phase des thermischen Trennens, bei der besonders viel Schlacke vom zu trennenden Bereich wegspritzt.As a result of the combustion of the material in the cutting oxygen, energy is supplied to the cutting process in addition to the flame. With the kinetic energy of the oxygen jet, the slag produced by the combustion and the molten material are expelled jerkily from the piercing point in a shower of sparks. The process of piercing is therefore a phase of thermal separation in which a particularly large amount of slag splashes away from the area to be separated.
Die austretende Schlacke kann die Schneiddüse verstopfen, so dass die Schneidgaszufuhr und damit der Schneidprozess unterbrochen werden und die Lebensdauer der Schneiddüse verkürzt wird. Zudem kann die austretende Schlacke zum Anwender des thermischen Trennverfahrens spritzen und diesem Verbrennungen zuführen.The escaping slag can clog the cutting nozzle, so that the cutting gas supply and thus the cutting process are interrupted and the life of the cutting nozzle is shortened. In addition, the leaking slag can inject the user of the thermal separation process and this burns out.
Des Weiteren ist der sich beim Lochstechen in der Umgebung des Lochstechpunkts bildende Schlackenrand ein Hindernis beim Konturschneiden, wenn sich die Schlacke auf dem zu trennenden Bereich anhäuft. Die bereits oxidierte Schlacke reagiert nicht bzw. erst nach stärkerem Erhitzen mit dem Schneidstrahl, so dass eine Schlackeanhäufung im zu trennenden Bereich zum Flammenabriss und damit zur Unterbrechung des Schneidprozesses führt.Furthermore, the slag edge forming during piercing in the vicinity of the puncture point is an obstacle to contour cutting as the slag accumulates on the area to be separated. The already oxidized slag does not react or only after more heating with the cutting jet, so that a slag accumulation in the region to be separated leads to flame separation and thus to the interruption of the cutting process.
Der ausgetragene Schlackeberg wirkt also, wenn er nicht rechtzeitig vom Bediener beseitigt wird, wie eine Isolierschicht, die den Brennschneidprozess beim Überfahren des Brenners abbrechen lässt. Ferner stört die Schlackeanhäufung das optische Erscheinungsbild des Werkstoffs.The discharged slag mountain thus acts, if it is not eliminated in time by the operator, as an insulating layer, which can break the flame cutting process when driving over the burner. Furthermore, the slag accumulation disturbs the visual appearance of the material.
Zur Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile wird gemäß dem Stand der Technik die Schlackeanhäufung mechanisch entfernt; beispielsweise wird die wegspritzende Schlacke während des Lochstechens mit einem langen Metallschaber vom zu trennenden Werkstück weggeschabt. Dies kann jedoch den Trennprozess stören oder verzögern und Kratzer auf dem zu trennenden Gegenstand verursachen. Zudem ist dieser Entfernungsprozess beim Einsatz mehrerer Brenner zeitlich schwierig zu bewerkstelligen.In order to avoid the above-mentioned disadvantages, the slag accumulation is mechanically removed according to the prior art; For example, during the piercing, the path-splashing slag is scraped away from the workpiece to be cut with a long metal scraper. However, this can disturb or delay the separation process and cause scratches on the object to be separated. In addition, this removal process is difficult to accomplish when using multiple burners.
Zum technologischen Hintergrund der vorliegenden Erfindung sei im Stand der Technik auf die Druckschrift
Darstellung der vorliegenden Erfindung: Aufgabe, Lösung, VorteilePresentation of the present invention: object, solution, advantages
Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des umrissenen Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sich beim Lochstechen wegbewegende Schlacke nicht an den zu trennenden Bereich umgebenden Oberflächen, insbesondere nicht am Schneidwerkzeug, anlagert oder dort anhaftet.Based on the disadvantages and inadequacies set out above and in appreciation of the outlined prior art, the present invention has the object, a method of the type mentioned and a device of the type mentioned in such a way that wegbewegende during piercing slag not at the separating area surrounding surfaces, in particular not on the cutting tool, attaches or there adheres.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 6 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet. This object is achieved by a method having the features specified in claim 1 and by a device having the features specified in claim 6. Advantageous embodiments and expedient developments of the present invention are characterized in the respective subclaims.
Grundsätzlich kann der zu schneidende Gegenstand sowohl ein metallischer Werkstoff als auch ein nichtmetallischer Werkstoff sein. Der Gegenstand kann also im Wesentlichen aus mindestens einem Metall und/oder aus mindestens einem Kunststoff und/oder aus Glas gebildet sein. Ganz besonders vorteilhaft einsetzbar ist die vorliegende Erfindung jedoch beim autogenen Brennschneiden von Dickblechen, also von Blechen mit einer Stärke von mindestens etwa zwanzig Millimetern, insbesondere von mindestens etwa vierzig Millimetern.In principle, the object to be cut can be both a metallic material and a non-metallic material. The object can thus be formed essentially of at least one metal and / or at least one plastic and / or glass. However, the present invention can be used particularly advantageously in the autogenous flame cutting of thick sheets, ie sheets having a thickness of at least about twenty millimeters, in particular of at least about forty millimeters.
Teil des autogenen Brennschneidprozesses ist das Lochstechen, also Einstechen oder Durchstechen, wobei so lange an der zu bearbeitenden Stelle geblieben wird, bis ein Loch entsteht; wenn dieses Loch entstanden ist, kann das Material mit Hilfe des Gasstrahls herausgeblasen werden.Part of the autogenous flame cutting process is the piercing, ie piercing or piercing, where it remains at the point to be processed until a hole is formed; when this hole is created, the material can be blown out with the help of the gas jet.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Vermeidung von Anhaftungen der sich vom zu schneidenden Bereich, insbesondere vom Lochstechpunkt, wegbewegenden, insbesondere verdampfenden, weglaufenden, wegrinnenden, wegspritzenden oder wegtropfenden, Schlacke an den Gegenstand umgebenden, beispielsweise an gegenüber liegenden, Oberflächen, etwa am Schneidwerkzeug, indem durch das Zuführen des weiteren Gasstrahls bzw. Gasstroms de sich wegbewegende Schlacke in mindestens eine definierte oder gewünschte oder vorgegebene Richtung geblasen wird und hierbei auch gekühlt werden kann.The present invention is based on the avoidance of adhesions of the areas to be cut, in particular from the puncture point, moving away, in particular evaporating, running away, rolling away, spraying away or dripping away, slag surrounding the object, for example on opposite surfaces, such as the cutting tool, in that, by supplying the further gas jet or gas flow, the moving slag is blown in at least one defined or desired or predetermined direction and in this case can also be cooled.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann also die Entstehung eines festhaftenden Schlackebergs während der Lochstechphase mit Hilfe des weiteren Gasstroms unterbunden werden. Grundsätzlich würde ein derartiger Schlackeberg beim Lochstechen, insbesondere beim Einstechen, als Berg an einer Stelle entstehen, weil der Brenner langsam in eine Richtung bewegt wird (ansonsten würde die Schlacke direkt zum Brenner hochsteigen). Nach dem Lochstechen gibt es keinen Schlackeberg mehr, denn dann tropft die Schlacke durch das Loch bzw. durch den Schnittspalt hindurch.According to the present invention, therefore, the formation of a firmly adhering slag mountain during the Lochstechphase can be prevented by means of the further gas flow. Basically, such a slag mountain in piercing, especially when piercing, as a mountain at one point, because the burner is moved slowly in one direction (otherwise the slag would rise directly to the burner). After piercing, there is no more slag mountain, because then the slag drips through the hole or through the kerf.
Der weitere Gasstrahl oder Gasstrom kann in zweckmäßiger Weise als Gasdusche oder als mindestens ein Gaspuls ausgebildet sein und mittels einer oder mehrerer, beispielsweise zum Schneidbrenner unter einem nicht-verschwindenden Winkel angestellten/r und/oder gegen den Gegenstand gerichteten/r Gasdüse(n) zugeführt werden. Dieser Winkel kann sich in einem Bereich von etwa dreißig Grad bis etwa sechzig Grad bewegen, zum Beispiel etwa 45 Grad betragen.The further gas jet or gas stream can be expediently designed as a gas shower or as at least one gas pulse and fed by means of one or more, for example, to the cutting torch employed at a non-vanishing angle and / or directed against the object gas nozzle (s) become. This angle can range from about thirty degrees to about sixty degrees, for example, about forty-five degrees.
Die Entstehung eines durch das Lochstechen bedingten festhaftenden Schlackebergs kann nun verhindert werden, indem der Schlackeberg mit dem weiteren Gasstrahl oder Gasstrom weggeblasen wird. Hierbei bläst der weitere Gasstrahl oder Gasstrom den Schlackeberg in bevorzugter Weise
- – von der Bearbeitungsrichtung weg und/oder
- – von der Bearbeitungsstelle weg
- - away from the machining direction and / or
- - away from the processing station
Für die Erzeugung des weiteren Gasstrahls bzw. der Gasdusche können sämtliche inerten und oxidierenden Gase zum Einsatz kommen, die in der Lage sind, die ausgetragene Schlacke schnell abzukühlen und/oder mit Hilfe ihrer kinetischen Energie wegzublasen.For the generation of the further gas jet or the gas shower, all inert and oxidizing gases can be used which are able to rapidly cool the discharged slag and / or to blow it away with the aid of its kinetic energy.
Hierbei kann der weitere Gasstrahl oder Gasstrom auch aus mindestens einem tiefkalten Medium bestehen, insbesondere eine geringere Temperatur als etwa minus zehn Grad Celsius, zum Beispiel als etwa minus dreißig Grad Celsius, so etwa als etwa minus fünfzig Grad Celsius, aufweisen.In this case, the further gas jet or gas stream can also consist of at least one cryogenic medium, in particular a lower temperature than about minus ten degrees Celsius, for example as about minus thirty degrees Celsius, say about minus fifty degrees Celsius.
Das Gas oder Gasgemisch des weiteren Gasstrahls oder Gasstroms kann grundsätzlich einen beliebigen Aggregatzustand aufweisen. Dies bedeutet, dass die vorliegende Erfindung prinzipiell mit allen Aggregatzuständen (gasförmig, flüssig, fest) funktioniert, wenn das Medium nur kalt genug eingebracht wird oder der weitere Gasstrahl oder Gasstrom nur einen ausreichenden Druck aufweist, um die sich wegbewegende Schlacke in mindestens eine definierte bzw. gewünschte bzw. vorgegebene Richtung zu blasen.The gas or gas mixture of the further gas jet or gas stream can in principle have any state of aggregation. This means that the present invention works in principle with all aggregate states (gaseous, liquid, solid), if the medium is introduced only cold enough or the further gas jet or gas flow has only sufficient pressure to move the moving slag into at least one defined resp to blow desired or predetermined direction.
Der weitere Gasstrahl oder Gasstrom kann also in im Wesentlichen gasförmiger und/oder im Wesentlichen flüssiger und/oder im Wesentlichen fester Form, insbesondere als Gas, als Pellets, als Schnee, als Trockeneis, als Tröpfchen oder als ein Gemisch aus Gas und/oder aus Pellets und/oder aus Schnee und/oder aus Trockeneis und/oder aus Tröpfchen, zugeführt werden.The further gas jet or gas stream can therefore be in substantially gaseous and / or substantially liquid and / or substantially solid form, in particular as gas, as pellets, as snow, as dry ice, as droplets or as a mixture of gas and / or Pellets and / or snow and / or dry ice and / or from droplets, are supplied.
Durch die Kühlung wird die beim Lochstechen austretende Schlacke vorteilhafterweise soweit unterkühlt, dass sie, zum Beispiel nach Art eines Granulats, wieder erstarrt; somit wird ein durch den sogenannten Adhäsionseffekt bedingtes Anhaften der Schlacke in zuverlässiger Weise vermieden.By cooling the emerging during piercing slag is advantageously so far subcooled that it, for example, in the manner of granules, solidifies again; thus, adhesion of the slag due to the so-called adhesion effect is reliably prevented.
Die Kühlung der beim Lochstechen austretenden Schlacke bietet den Vorteil, dass der Gegenstand sofort und unmittelbar, insbesondere ohne Nachreinigung, weiterverarbeitet werden kann. Ferner kann die wiedererstarrte Schlacke leicht entfernt bzw. entsorgt werden. Die abgekühlte und erstarrte Schlacke hegt lose auf der Oberfläche auf und kann widerstandslos weggewischt oder weggeblasen werden.The cooling of the emerging during piercing slag has the advantage that the Object immediately and immediately, in particular without subsequent cleaning, can be further processed. Furthermore, the re-solidified slag can be easily removed or disposed of. The cooled and solidified slag loosely rests on the surface and can be wiped or blown away without resistance.
Beispielsweise kann die erstarrte Schlacke durch den ersten Gasstrom, insbesondere durch den zugeführten Schneidsauerstoff, von der Umgebung des Bereichs, in dem getrennt wird, weggeblasen werden. Alternativ oder ergänzend hierzu kann die erstarrte Schlacke beim Wenden des Gegenstands aufgrund der Schwerkraft von der Oberfläche abfallen.For example, the solidified slag can be blown away by the first gas flow, in particular by the supplied cutting oxygen, from the environment of the region in which it is being separated. Alternatively or additionally, the solidified slag may fall off the surface as the article turns due to gravity.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich die Verwendung eines Verfahrens gemäß der vorstehend dargelegten Art und/oder mindestens einer Vorrichtung gemäß der vorstehend dargelegten Art zum Lochstechen beim autogenen Brennschneiden mindestens eines Gegenstands, insbesondere zum autogenen Lochstechen, wobei der Gegenstand insbesondere mindestens ein metallischer Gegenstand ist und/oder insbesondere eine Dicke von mindestens etwa zwanzig Millimetern, zum Beispiel von mindestens etwa vierzig Millimetern, aufweist, etwa mindestens ein Dickblech ist. Insbesondere vorteilhaft ist die vorliegende Erfindung also für das autogene Lochstechen bis in den Dickblechbereich.Finally, the present invention relates to the use of a method according to the above-described type and / or at least one device according to the above-described type for piercing during autogenous flame cutting at least one article, in particular for autogenous piercing, wherein the article is in particular at least one metallic article and / or more particularly, has a thickness of at least about twenty millimeters, for example at least about forty millimeters, such as at least about one thick plate. Thus, the present invention is particularly advantageous for autogenous piercing into the thick sheet metal area.
Die vorliegende Erfindung eignet sich für Serviceanwendungen im Kundenbereich in der Stahl verarbeitenden Industrie sowie für sämtliche Produktionsbetriebe, in denen die Autogentechnik zum Einsatz kommt.The present invention is suitable for service applications in the customer field in the steel processing industry as well as for all production plants in which the autogenous technology is used.
Ferner ist die vorliegende Erfindung mit besonderem Vorteil beim Trennen von Gegenständen bei engem Raum, insbesondere
- – zum Trennen mindestens eines Rohrs, zum Beispiel eines Rohrs mit geringem Durchmesser, oder
- – zum Abtragen mindestens eines Profils aus dem Gegenstand,
- - For separating at least one tube, for example a pipe with a small diameter, or
- For removing at least one profile from the object,
Mittels der vorliegenden Erfindung können durch Reinigen bedingte Stillstandszeiten verspritzter Düsen ebenso wie Flammabrisse in zuverlässiger Weise verhindert werden; somit kann die Produktivität beim thermischen Trennen gesteigert werden.By means of the present invention, cleaning downtimes of spattered nozzles as well as flameout can be prevented in a reliable manner; Thus, the productivity can be increased during thermal separation.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die dem Anspruch 1 sowie dem Anspruch 6 jeweils nachgeordneten Ansprüche verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend unter Anderem anhand des durch
Es zeigt:It shows:
Bester Weg zur Ausführung der vorliegenden ErfindungBest way to carry out the present invention
Die anhand
Zu Beginn des thermischen Trennprozesses wird in der sogenannten Lochstechphase mittels der Schneiddüse
Während des Lochstechvorgangs verbrennt der Schneidsauerstoffstrahl
Mittels der Fortbewegung des Brenners
Durch austretende Schlacke
Beim in
Hierzu weist der autogene Schneidbrenner
Die Längsachse der Zuführeinrichtung
Der weitere Gasstrahl oder Gasstrom
Die ausgetragene, sich zu einem kleinen Berg
Durch mehr oder weniger rasches Abkühlen der flüssigen Phase der Schlacke durch Zuführen des weiteren Gasstrahls oder Gasstroms
Das lose Gemenge der erstarrten Schlacke
Sollte sich Schlackegranulat
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Vorrichtung, insbesondere autogener SchneidbrennerDevice, in particular autogenous cutting torch
- 1010
- erster Gasstrahl oder erster Gasstrom, insbesondere Schneidsauerstoffstrahl oder Schneidsauerstoffstromfirst gas jet or first gas stream, in particular cutting oxygen jet or cutting oxygen stream
- 2020
- weiterer Gasstrahl oder weiterer Gasstrom, insbesondere inertes Gas und/oder oxidierendes Gasanother gas jet or further gas stream, in particular inert gas and / or oxidizing gas
- 3030
-
Schneidwerkzeug, insbesondere Schneiddüse, zum Bereitstellen des ersten Gasstrahls oder Gasstroms
10 Cutting tool, in particular cutting nozzle, for providing the first gas jet orgas stream 10 - 4040
-
Zuführeinrichtung zum Zuführen des weiteren Gasstrahls oder Gasstroms
20 , insbesondere GasduscheFeeding device for supplying the further gas jet orgas stream 20 , in particular gas shower - 200200
- Gegenstand, insbesondere Werkstück, zum Beispiel Rohr oder Profil, insbesondere aus Metall, zum Beispiel aus Blech, wie etwa DickblechObject, in particular workpiece, for example, pipe or profile, in particular of metal, for example of sheet metal, such as thick sheet metal
- 210210
-
sich wegbewegende, insbesondere wegfließende und/oder wegrinnende und/oder wegspritzende, Schlacke des Gegenstands
200 , insbesondere Schlackeauswurfmoving away, in particular flowing away and / or wegrinnende and / or wegspritzende, slag of thearticle 200 , especially slag ejection - 220220
-
Anhäufung von abgekühlter, insbesondere erstarrter, und/oder in eine definierte und/oder gewünschte und/oder vorgegebene Richtung geblasener Schlacke
210 Accumulation of cooled, in particular solidified, and / or slag blown in a defined and / or desired and / orpredetermined direction 210 - δδ
-
Winkel zwischen Längsachse des Schneidwerkzeugs
30 und Längsachse der Zuführeinrichtung40 Angle between the longitudinal axis of thecutting tool 30 and longitudinal axis of thefeeder 40 - PP
- Pfeilarrow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1145796 A1 [0012] EP 1145796 A1 [0012]
- US 4235647 [0012] US 4235647 [0012]
- JP 2268991 A [0012] JP 2268991 A [0012]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Linde-Sonderdruck Nr 29/95 von Hermann Mair, Bestell-Nr 8029/2, Januar 1995 [0004] Linde Reprint No. 29/95 by Hermann Mair, Order No. 8029/2, January 1995 [0004]
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Citations (3)
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EP1145796A1 (en) | 2000-04-10 | 2001-10-17 | Tanaka Engineering Works, Ltd. | Piercing device for laser cutter |
-
2012
- 2012-10-23 DE DE201210020815 patent/DE102012020815A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |