Snijden
Er zijn verschillende manieren om materialen van elkaar te scheiden. Deze omvatten mechanische methoden, zoals knippen of snijden, en thermische methoden zoals snijden met oxyfuel, plasma of laser
Bij het snijden met oxyfuel, plasma en laser wordt thermische energie gebruikt om materialen te laten gloeien tot een temperatuur waarbij ze verbranden, smelten of verdampen.
Bij het snijden met oxyfuel of met laser in combinatie met zuurstof, wordt de exothermische energie van de reactie met zuurstof gebruikt in het proces. De vlam/laserstraal is alleen nodig om het materiaal te laten gloeien tot de ontbrandingstemperatuur is bereikt. De zuurstofstraal houdt het verbrandingsproces op gang en blaast gesmolten materiaal en slakken weg.
De snijsnelheid is afhankelijk van de zuiverheid van het zuurstof en de vorm van de snijkop. Met hoogzuiver zuurstof, een geoptimaliseerd snijkopontwerp en een goede gastoevoer kan een hoge productiviteit worden behaald.
Bij plasmasnijden en lasersnijden met stikstof wordt het materiaal verhit tot het smeltpunt en blaast het snijgas de smelt uit het materiaal. Voor de beste resultaten moeten de eigenschappen van de snijgassen worden afgestemd op de specifieke toepassing.
Lasers kunnen ook worden gebruikt om materialen als hout en kunststoffen te laten verdampen. Verdamping van metalen wordt o.a. gebruikt voor boren met laser en het aanbrengen van pilotboringen. Met gassen wordt de ontbranding van omringend brandbaar materiaal tegengegaan en wordt de verwijdering van weggeboord materiaal ondersteund.
Snijden met de CO2 laser
Werkgassen in LASERLINE® kwaliteit bieden een passende oplossing voor elke snijtaak. Een groot aantal materialen kan met de laserstraal worden gesneden:
- Gereedschapsstaal
- Non-ferrometalen
- Al en Al-legeringen
- Ti en Ti-legeringen
- Kunststoffen, b.v. acrylglas
- Constructiestaal, ongelegeerd en laaggelegeerd, gegalvaniseerd, geverfd of bekleed
- Hooggelegeerd staal, bijv. chroomnikkelstaal
- Rubber, papier, wol, katoen, gelamineerd hout en kwartsglas
Lasersnijden
Het materiaal wordt door de laserstraal verhit tot ontstekingstemperatuur. Het materiaal brandt door de toevoer van zuurstof. Hierdoor komt proces-ondersteunende warmte vrij. Dit leidt tot hoge snijsnelheden. Dit proces wordt hoofdzakelijk gebruikt om metalen te snijden. Tests uitgevoerd door Linde Gas hebben aangetoond dat het gebruik van zuurstof 3.5 (zuiverheid 99,95%) uit de LASERLINE®-serie de snijsnelheid bij lasersnijden aanzienlijk verhoogt.
Lasersmeltsnijden
In de kerf wordt het materiaal door de laserstraal verhit tot smelttemperatuur. De smelt wordt uit de kerf gedreven door middel van een inerte gasstroom. Glas, sommige kunststoffen en metalen kunnen met fusie worden gesneden.
Voor metalen wordt het gas, meestal stikstof in LASERLINE®-kwaliteit, onder hoge druk (tot 25 bar) in de kerf geblazen. Dit resulteert in de term "hogedruksnijden". Het voordeel ligt in de oxide- en braamvrije snijkant bij een economische snijsnelheid.
Laser sublimatie snijden
Voor materialen die geen gesmolten toestand hebben, wordt het materiaal door de laserstraal verdampt. Dit geldt voor papier, hout, wol en een aantal kunststoffen. Verbranding van het materiaal wordt voorkomen door een inerte gasstroom, zoals argon of stikstof in LASERLINE®-kwaliteit.
Vlam snijden
Onder snijden met de vlam wordt verstaan thermisch snijden en snijden. Naast thermisch snijden is er waterstraalsnijden onder hoge druk voor het snijden van kunststoffen en andere niet-metalen materialen zoals hout, rubber, leder, cementplaten, stenen, enz. Thermisch snijden omvat snijprocessen waarbij het metaalmateriaal plaatselijk vloeibaar wordt gemaakt door thermische energie en gelijktijdig van de kerf wordt verwijderd door de kinetische energie van een gasstraal.
Bij autogeen snijden met de vlam wordt het materiaal plaatselijk door een brandstofgas-zuurstofvlam verhit tot ontstekingstemperatuur en in de zuurstofstraal geoxideerd (verbrand), zodat een kerf ontstaat. Het proces is exotherm, d.w.z. dat er warmte vrijkomt. Deze reactiewarmte en de warmte die door de verwarmingsvlam wordt afgegeven, veroorzaken een continue verbranding. Het verbrandingsproces gaat verder in de diepte en door voorwaarts te bewegen in de snijrichting, zodat een kerf ontstaat. Dit proces maakt het mogelijk extreem dikke werkstukken te snijden (tot meer dan 3000 mm). De resulterende oxiden worden door de kinetische energie van de zuurstof uit de kerf geblazen.
De voorwaarden voor het snijden met de vlam worden gegeven voor ongelegeerd en laaggelegeerd staal en molybdeen. Bij staal stijgt enerzijds de ontbrandingstemperatuur naarmate het koolstofgehalte toeneemt, maar daalt anderzijds de smelttemperatuur. Bij een koolstofgehalte van meer dan 1,6 % tot 1,8 % is niet meer voldaan aan de eerste voorwaarde voor vlamsnijden. Legeringsbestanddelen zoals chroom, nikkel en wolfraam beïnvloeden ook de geschiktheid van het staal voor brandsnijden. De oxiden van deze elementen hebben een hoog smeltpunt, zodat aan de derde voorwaarde niet meer wordt voldaan. De legeringselementen alleen bepalen echter niet of een staal geschikt is voor vlamsnijden.
Het warmte-effect tijdens het snijden met de vlam kan ook verharding, restspanningen en scheuren in het snijoppervlak veroorzaken. De harding hangt af van het koolstofgehalte en de afkoelsnelheid; de restspanningen nemen toe bij lage snijsnelheden en er ontstaan scheuren in staal met meer dan 0,3% koolstof. Het risico van scheuren kan worden verminderd door tijdens het snijden met de vlam extra warmte toe te passen met een brander en door voor te verwarmen.
