DE2943539A1

DE2943539A1 - Verfahren und vorrichtung zum bartfreien brennschneiden

Info

Publication number: DE2943539A1
Application number: DE19792943539
Authority: DE
Inventors: Franz 5770 Arnsberg Hennecke
Original assignee: IPU Ltd
Current assignee: IPU Ltd
Priority date: 1979-10-27
Filing date: 1979-10-27
Publication date: 1981-05-07

Description

Verfahren und Vorrichtung zum bartfreien Brennschneiden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum bartfreien Brennschneiden von Strangguß- oder anderen Werkstücken, bei dem an der Schneidstrahl-Austrittsseite entstehende Schlackenbärte durch mindestens einen aus einer Düse abgegebenen, energiereichen Putzstrahl beseitigt werden, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Frühere Versuche, die Schlackenbärte durch Anblasen mit Preßluft, Dampf oder Wasser zu entfernen, brachten nicht zufriedenstellende Erfolge.
Es ist deshalb in der DE-PS . (Patentanmeldung P 28 31 152.6) bereits vorgeschlagen worden, die Schlacke bärte durch Wärme zufuhr aufzuschmelzen und durch die kinetische Energie eines Gasstrahles wegzublasen. Auf eine deraiiti ge Verbesserung ist ferner eine am 23.6.79 eingereichte Patentanmeldung P 29 25 419.1 gerichtet.
Diese älteren Lösungswege stellen zwar gegenüber dem früheren Stand der Technik einen deutlichen Fortschritt dar, jedoch wurde bei in jüngster Zeit durchgeführten Versuchen festgestellt, daß die gewünschte Wirkung nicht immer in ausreichendem Maße erzielt wird.
Bisher war der Fachmann bestrebt, die Putzdüse dem Schneidstrahl in einer größeren Entfernung nachzuführen, um schädliche Einwirkungen von Wärme und Schlacke auf die Düse zu verhindern. Die schädliche Schlackeneinwirkung auf die Putzdüse tritt besonders bei höheren Schneidgeschwindigkeiten ein, weil durch den sogenannten Riefennachlauf der Schlackenablösungsbereich näher an die DUse herangeführt wird. Riefennachlauf heißt: Bei höherer Brennschneidgeschwindigkeit verläuft der Schnitt nicht genau senkrecht von oben nach unten durch das Werkstück, sondern wird im unteren Teil nach hinten abgebogen. Durch diese Erscheinung wird auch die Schlacke nach hinten in Richtung auf die Putzdüse abgelenkt.
Wegen des vorstehend erläuterten Riefennachlaufs und der dadurch erhöhten Verschmutzungsgefahr der Putzdüse war es bisher erforderlich, die Schneidgeschwindigkeit stark zu reduzieren, beispielsweise auf einen Vorschubwert von 100 mm/min. Normalerweise werden dagegen mehr als doppelt so große Schneidgeschwindigkeiten gefahren.
Wenn aus den vorstehend geschilderten Gründen die Putzdüse um mindestens 100 mm oder mehr vom Entstehungsort der Schneidbärte abgerückt werden mußte, und wenn mit bisher üblichen, niedrigen Gasdrücken von beispielsweise 2 bis 5 bar gearbeitet wurde, dann wurden keine befriedigenden Ergebnisse erzielt, weil der Putzstrahl (auch bei Verwendung von Sauerstoff) vor trre-chen der S.chlackenbartzone eine so große Strecke durchlaufen mußte, daß seine kinetische Energie vorzeitig verbraucht und seine Bündelung gestört war.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß eingangs genannte Verfahren und die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Vorrichtung so zu verbessern, daß die Schlackenbärte optimal und ohne Behtnderung des Brennschneidvorgangs beseitigt werden.
Verfahrensseitig wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Putzstrahl mindestens ein Sauerstoffstrahl mit einem relativ hohen Druck und aus einer relativ geringen Entfernung auf den Schneidstrahl-Austrittsbereich abgegeben wird Die4 vorrichtungsseitige Lösung der gestellten Aufgabe ist im Patentanspruch 10 angegeben.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch eine Verringerung des Abstandes zwischen der Putzdüse und dem Schneidstrahl-Austrittsbereich auf 45 mm oder weniger und durch Erhöhung des Sauerstoffdrucks auf einen wesentlich über 5 bar liegenden Wert in Verbindung mit einem Putzdüsen-Durchmesser von 1,5 mm oder weniger nicht nur eine einwandfreie Schlackenbart-Reseitigung, sondern darüberhinaus noch eine we wesentliche £;.rhbhung der Brennschneidgeschwindigkeit möglich ist.
In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zwei Putzstrahlen so auf die Schneidstrahl-Austrittsstelle gerichtet, daß sie den Schneidsauerstoffstrahl an seiner Austrittsstelle, d.h. an der Werkstückunterseite, tangieren.
Eine übermäßige Erwärmung der Putzdüse wegen ihres geringen Abstandes gegenüber dem Schneidstrahl wird durch die Kühlung kompensiert.
Vorzugsweise wird die Düsenanordnung intern, d.h. beispielsweise durch einen Kühlwasserkreislauf, gekühlt.
Vorzugsweise ist die Putzdüse in einem Kopfteil angeordnet, welches abschmelzbar, beispielsweise über eine Lötverbindung, mit dem Düsenhalter verbunden ist. Auf diese Weise ist ein eiriacher und schneller Austausch der Düse möglich.
Der Düsenhalter ist vorzugsweise schwertartig ausgebildet und durch die Schneidfuge hindurchgeführt, welche der Schneidstrahl in dem Werkstück bildet.
Dic Putzdüse kann unterhalb des Werkstücks nachgeführt werden. Als lternativ-Ausführung ist vorgesehen, die Putzdüse innerhalb des Werkstücks in der Schneidfuge nachzuführen.
in diesem Fall braucht die DU anordnung nicht angehoben zu werden, wenn das Werkstück ein Hindernis überfährt, beispielsweise eine Rolle eines Rollganges.
Durch den als Sauerstoffstrahl ausgebildeten Putzstrahl werden die Schlackentärte praktisch weggeflämmt.
Durch die interne Kühlung der Düsenanordnung wird eine externe Kühlung vermieden, dle sonst zu Materialspannungen mit Rissbildungen und anderen Schwierigkeiten führen könnte.
Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näber erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum bartfreien Brennschneiden eines Werk-Stücks; Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ebene II-II des in Fig. 1 zerteilten Werkstücks; Fig. 3 eine Ansicht aus Richtung III von Pi . l und Fig. 4 ein abgewandeltes Ausführungsbeisp@@ einer Vorrichtung zur Beseitigung von Sch@@@kenbärten in einer Fig. 1 ähnlichen Darstellung.
In den Fig. 1 bis 3 ist in drei verschiedenen Ansichten da.: Zerteilen eines Werkstücks, im vorliegenden Falle eines Stranggußstücks 2, durch einen Schne.icist.rahl 4 dargestellt, den ein relativ zu dem Stranggußstück 2 bewegter Schneidbrenner 1 senkrecht nach unten abgibt. Dabei wird in dem Stranggußstück 2 eine senkrecht verlaufende Schneidfuge 6 erzeugt.
Bei dem Brennschneidvorgang bilden sich auf der Unterseite des Stranggußstücks 2 an der Brennstrehl-Austrittskante Schlackenbärte, die durch eine nachstehend beschriebene, erfindungsgemäße Dusenanordnung 10 beseitigt werden, bevor sie erkalten und erhärten können.
Die Düsenanordnung 10 besteht aus einem oberhalb des Stranggußstücks 2 unterstützten Anschlußteil 12, einem die Schne: fuge 6 durchragenden Schwert 14, welches mit weiter unten lreschriebenen Kanälen durchsetzt und vorzugsweise geteilt hergestellt ist, und einem am unteren Ende des Schwertes 14 be festigten, eine auf den Schneidstrahl-austrittsbereich gerichtete Putzdüse 18 enthaltenden Kopfteil 16. Da Kopfteil 16 ist an dein Schwert 14 im Verlauf einer stufenartig versetzten Verbindungsfuge 15 durch eine Lötverbindung bofestift. Auf diese Weise läßt sich ein beschädigtes Kopfteil schnell und und einfach austauschen.
Gemäß Fig. 1 ist ein am Anschlußteil 12 der Düsenanordnung 10 angebrachter Sauerstoffanschluß 22 über einen durch das Innere des Schwertes 14 und des Kopfteils 16 verlaufenden Sauerstoffkanal 23 mit der Putzdüse verbunden, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eine zylindrische Bohrung von 1,5 mm Durchmesser oder weniger ist. Ferner sind einen inneren Kiihlwass erlrrei slauf bildende Kühlwasserkanäle 25 im Schwert 14 mit je einem zuführenden und einem ableitenden Kühlwaseranschluß 24 im Anschlußteil 12 verbunden.
Im Betrieb der Vorrichtung zum Beseitigen von Schlackenbärton wird in den Sauerstoffanschluß 22 der Düsenanordnung 10 Sauerstoff (O2) mit einem D Druck von etwa 6,5 bar eingeführt, welcher die Bohrungen der Putzdüse 18 in Form von zwei scharf gebündelten und eine hohe kinetische Energie aufweisenden Putzstrahlen 20 verläßt, welche den Schneidsauerstoffstrahl 4 an der Unterkante des Stranggußstücks gieren, 5. Fig. 1 oder 3. Dabei werden die beim Brennschneiden auftretenden Schleckenbärte abgeflämmt und restlos beseitigt.
Während des Brennschneidens wird die Düsenanordnung 10 synchren hinter dem Schneidbrenner 1 im Verlauf der Schneidfuge 6 in einem Abstand d nachgeführt, der 45 mm oder weniger beträgt. Diese relativ geringe Entfernung zwischen dem @@ Schneidstrahl 4 und der Vorderkante der Düsenanordnung 10 führt zwangsläufig zu einer Wärmewbertragung auf die anordnung. Diese Wärme wird jedoch wirksam über den :01 or beschriebenen Kühlwasserkreislauf 24, 25 abgeleitet.
Aufgrund der geringen Distanz d , welche die Sauersl'f-Putzstrahlen 20 zwischen der Putzdüse 18 und dem Scille.idstrahl-Austrittsbereich zurücklegen müssen, wird eine lautig beim Brennschneiden auftretende, dem Fachmann als "Riefennachlauf" bekannte Erscheinung entgegenwirkt. D.h. der Prennstrahl 4 hat weitgehend den gewünschten Verlauf und tritt senkrecht durch das Stranggußstück 2 hindurch. Aus diesem Grund braucht die Vorschubgeschwindigkeit beim Brennschneiden nicht wie sonst üblich auf beispielsweise etwa 100 mm/min reduziert zu werden, vielmehr kann mit dem sonst üblichen oder einem noch höheren Vorschub gefahren werden, der mehr als das Doppelte des genannten Wertes betragen kann.
Falls der Kühlmittelkreislauf ausfällt, lötet sich einfach das Kopfteil 16 mit der Düse ab, der als Schwert 14 bezeichnete Düsenträger bleibt unbeschädigt. Wegen seiner Breite wird das Schwert 14 stabil durch die Schneidfuge 4 hindurchgeführt, so daß die Putzdüse 18 immer ihre korrekte Lage beibehält. Der im Innern des Schwertes 14 verlaufende Sauerstoffkanal 23 ist vor jeder Beschädigung geschützt.
Bei der in Fig.4 dargestellten Alternativausführung iF;t das sonst gegenüber Fig.1 im wesentlichen unveränderte Schwert 14 soweit gekürzt, daß das an seinem unteren Ende angelötete Kopfteil 16 ständig innerhalb der Schneidfuge 6 verbleibt und nicht über die Untere dos Stranggußstücks 2 hinausragt. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß beim Überlaufen von Rollen eines Rollganges die Düsenanordnung 10 nicht eingezogen werden muß. Die Wirkungsweise dieser Ausführung entspricht im wesentlichen der zuvor In Verbindung mit Fig.
1 bis 3 beschriebeneno

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum bartfreien Brennschneiden von Strangguß- oder anderen Werkstücken, bei dem an der Schneidstrahl-Äustrittsseite entstehende Schlackenbärte durch mindestens einen aus einer Düse abgegebenen, energiereichen Putzstrahl beseitigt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Putzstrahl mindestens ein Sauerstoffstrahl mit einem relativ hohen Druck und aus einer relativ geringen Entfern nung auf den Schneidstrahl-Austrittsbereich abgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidgeschwindigkeit gleich oder größer als bei einem vergleichbaren I3rennschneidvorgang ohne Bartbeseitigung ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Sauerstoffdruck vor dem Austritt aus der Düse mindestens etwa 5 bar beträgt.
4. Vc>.'fahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Sauerstoffdruck etwa 6,5 bar beträgt.
5. Verfahren narh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Schneidstrahl und der Düse 45 mm oder weniger beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Putzstrahlen so auf den Austrittsbereich des Schneidstrahls gerichtet werden, daß sie den Schneidstrahl tangieren.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der bzw. die Putzstrahl(en) aus einer Duse mit einer oder mehreren Düsenbohrung(en) von 1,5 mm Durchmesser oder weniger abgegeben wird (werden).
8. Vertahren nach einem der vorstehenden AnsprUche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Düse dem Schneidbrenner durch díe vom Schneidstrahl gebildete Schneidfuge synchron nachgeführt wird
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse intern gekühlt wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Düsenanordnung (10) zur Abgabe mindestens eines Putzstrahls (20) auf einen Schneidstrahl-Austrittsbereich, die dem diesen Schneidstrahl (4) abgebenden Schneidbrenner (1) synchron sowie in einem relativ geringer Abstand (d) von dem Schneidstrahl nachfUhrbar ist-
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (10) einen durch die von dem Schneidstrahl (4) gebildete Schneidfuge (6) hindurchgeführten, schwertartigen Düsenhalter (14) aufweist, an dem sich die Putzdüse (18) befindet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Putzdüse (18) in einem Kopfteil (16) angeordnet ist, welches abschmelzbar mit dem Düsenhalter (14) verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (16) an dem Düsenhalter (14) angelötet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (16) mit dem Düsenhalter (14) im Bereich einer stufenartig versetzten Fuge (15) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (10) einen internen Kühlmittelkreislauf (24, 25) aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Putzdüse ist eine zylindrische Düsenbohrung von 1,5 mm Durchmesser oder weniger aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Putzdüse (18) so ausgebildet ist, daß sie mindestens zwei Putzstrahlen (20) abgibt, welche den Schneidstrahl (4) an seiner Austrittsstelle aus dem Werkstück <2) tangieren1
18. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand <d) zwischen dem Schneidstrahl (4) und der Putzdüse (18) 45 mm oder weniger beträgt.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Putzdüse (18) dem Schneidstrahl (4) innerhalb der Schneidfuge (6), Jedoch außerhal@ des zu schneidenden Werkstücks (2) nachgefUhrt wird (Fig. ,, 2).
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Putzdüse (18) dem Schneidstrahl (4) innerhalb der Schneidfuge (6) und innerhalb e zu schneidenden Werkstücks (2) nachgeführt wird (Fig.4),