-
Verfahren und Elektrode für das oxyelektrische Schneiden Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Schneiden von Metallen in freier Luft mittels eines elektrischen
Lichtbogens und unter der Einwirkung von Sauerstoff, wobei ein innerer Kanal einer
Eisenmetallabschmelzelektrode von einem Sauerstoffstrahl durchströmt wird.
-
Das Schneiden von Eisen und Stahl durch Oxy-,dation mixt Hilfe eines
Sauerstoffstrahles, wobei die Oxydationsreaktion durch die Hitze eines elektrischen
Lichtbogens ausgelöst und aufrechterhalten wird, ist bekannt..Im allgemeinen wurde
z. B. der Sauerstoff d'urc'h eine hohle Kohlenelektrode zugeführt, wobei der Lichtbogen
sich zwischen dem Ende der Elektrode und dem zu zerschneidenden Stück bildete. Dieses
alte Verfahren wurde noch verbessert durch die Beigabe eines Aluminium-Stabes zur
Erleichterung :der Verflüssigung: Solche nackte Elektroden sind jedoch nicht in
der :Lage, ,die Verbrennungsprodukte des zu schneidenden Materials zu verflüssigen,
welches durch den Sauerstoffstrahl im Lichtbogen oxydiert wird.
-
Es ist nicht zweckmäßig, als Hohlelektrode ein gewöhnliches Stahlrohr,
durch welches der Sauer stoffstrom geht, zu verwenden, wobei sich der elektrische
Lichtbogen zwischen :dem Ende des Rohres und dem zu zerschneidenden Werkstück bilden
kann. In erster Linie würde hier,der Verbrauch an Sauerstoff und Rohren viel zu
groß sein und der Schneidvorgang würde durch das häufige Auswechseln der Elektrode
immer wieder unterbrochen werden müssen. Außerdem würden die Schnitte in ,dem Werkstück
zu breit ausfallen.
Ein anderer Nachteil, der sich aus der Verwendung
solcher Rohre als Schneidelektrode ergibt, besteht darin, daß die Abbrandprodukte
der Elektrode wie auch des Werkstückes, in Form von Eisenoxyden verschiedener Oxydationsstufen,
schwer von der Schnittstelle fortzuschaffen sind; insbesondere dann, wenn die Schnittstelle
verhältnismäßig tief ist. Diese Verbrennungsrückstände (Oxyde) legen sich meist
zwischen das Werkstück und den Sauerstoffstrahl und vermindern so gleichzeitig die
Tiefe des Schnittes wie auch die Schnittgeschwindigkeit.
-
Es sind ferner Elektroden für das Lichtbogenschneideverfahren unter
Anwendung von Sauerstoff bekannt, die aus einem massiven Metallkörper bestehen,
welcher von einem Schmelzmantel umgeben ist, der unter anderem Sauerstoff im Lichtbogen
frei machende Stoffe enthält. Mit Elektroden dieser Art kann jedoch nur eine verhältnismäßig
geringe Menge Sauerstoff im Lichtbogen erzeugt werden, und: da der Sauerstoff nicht
unter Druck zugeführt wird, werden die metallischen Abbrand produkte auch nicht
wegbefördert. Die Schneidegeschvind'igkeit ist verhältnismäßig gering, so daß es
nicht möglich ist, dicke Metallteile zu zerschneiden, indem man die Elektrode tief
einführt.
-
Beim oxvelektrischen Schneiden unter Wasser wurde in gleicher Weise
:die Verwendung von Elektroden mit einer isolierenden Umhüllung vorgeschlagen, um
Stromverluste infolge elektrolytischer Erscheinungen zu verhindern.
-
Die Erfindung betrifft ein oxyelektrisches Schneidverfahren in der
Luft, bei dem das Schneiden oder das Durchtrennen eines Metallstückes viel rascher
und leichter durchgeführt werden 'kann als mit den bisher bekannten Verfahren.
-
Bei dem Verfahren. nach der Erfindung werden die bei dem Schneideprozeß
entstehenden Oxydations- bzw. Verbrennungsprodukte durch eine die Metallelektrode
umhüllende, gleichzeitig abschmelzende und normal nicht leitende mineralische Masse
verflüssigt, wobei :die Sdhnei,deelektrode in die Tiefe der sich @bildenden Schnitte
zweckmäßig eingeführt werden kann.
-
Bei Anwendung dieses Verfahrens oxydiert der Sauerstoff gleichzeitig
das Metall der Elektrode und das des Werkstückes in verschiedenen Stufen, welche
von den Verhältnissen zwischen dem aktiven Sauerstoff und,dem geschmolzenen Metall
.abhängen. Diese Verhältnisse können während des Vorganges variieren, z. B. infolge
von Änderungen :des Sauerstoffdruckes oder ,der Stärke des elektrischen Stromes.
Die Oxyde reagieren mit,der Kieselsäure bzw. den mineralischen Silikaten der Umhüllung,
so daß sich ein oder mehrere komplexe Eisensilikate bilden, die im flüssigen Zustand,
in dem sie gebildet werden, durch -den Sauerstoffstrahl einen Impuls erhalten, der
die Hauptdurchdringungskraft für das Schneidverfahrendarstellt.
-
Die Kombination dieser zwei Wirkungen; nämlich die der flüssigen Silikate
und die des gasförmigen Sauerstoffes, ist besonders wirksam beim Schneiden zahlreicher
-verschiedener Metalle, die bisher mit Hilfe von Sauerstoff allein nidht geschnitten
werden konnten.
-
Der hohle metallische Kern der Elektrode, die bei Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens verbrennt, kann aus Gußeisen, aber ebensogut aus Eisen oder Stahl sein.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Abschmelzschneideelektrode
zur Ausführung des Verfahrens wird der durch ein mindestens einmal auf sich selbst
gerolltes Eisenmetallband gebildete hohle Eisenkern der Elelztrode .durch eine voll
umhüllende mineralische Schmelzmasse abgedichtet.
-
Der Eisenkern der erfindungsgemäß hohlen Elektrode bietet für den
inneren Durchgang des Sauerstoffstromes im wesentlichen einen oder mehrere enge
Kanäle, deren gesamter Querschnitt weniger als ein Viertel des reinen Metallquerschnittes
der Elektrode beträgt.
-
Daraus ergibt sich mit Bezug auf den Gesamtquerschnitt der Elektrode,
daß der größte Teil des Querschnittes Metall ist, derart, daß bei einer genügenden
Stromstärke in der Zeiteinheit und für eine maximale Schnittlänge eine minimale
Elektrodenlänge verbraucht wird.
-
Um zu verhindern, daß sich .der Lichtbogen am Ende des die Elektrode
bildenden Stabes verschiebt, kann der einfache oder mehrfache Kanal exzentrisch
zum Querschnitt der Elektrode .angeordnet sein, so &ß .auf einer Seite eine
größere, den Lichtbogen aufrechterhaltende Metallmasse zur Verfügung steht.
-
Die Mineralumhüllung ermöglicht -das Eindringen bzw: das Einführen
der Elektrode in den sich bildenden Schnitt. Sie,dient insbesondere auch dazu, den
Lichtbogen bei Anwendung niedriger Stromstärken stabil zu machen und eine langsamere
Verbrennung,der Elektroden zu gewährleisten: Wird :die Elektrode gemäß der Erfindung
z. B. von einem einfachen, in sich aufgerollten Stahlband gebildet, das für den
Durchgang des unter Druck stehenden Sauerstoffes einen einzigen geraden Kanal frei
läßt, so kann die voll umhüllende mineralische Schmelzmasse der Schneideelektrode
auch den Zweck .der Abdichtung des Elektrodenkanals erfüllen.