Pemotongan Oxy-Fuel Dijelaskan: Proses, Keuntungan, dan Kerugian
Apa Itu Pemotongan Oxy-Fuel?
Pengelasan oxy-fuel dan pemotongan oxy-fuel adalah proses yang menggunakan gas bahan bakar (atau bahan bakar cair seperti bensin atau petrol) dan oksigen untuk melas atau memotong logam. Insinyur Prancis Edmond Fouche dan Charles Picard menjadi yang pertama mengembangkan pengelasan oxy-acetylene pada tahun 1903.
Oksigen murni, bukan udara, digunakan untuk meningkatkan suhu nyala untuk memungkinkan pelelehan lokal material workpiece (misalnya, baja) di lingkungan ruangan.
Nyala propan/udara biasa membakar pada sekitar 2.250 K (1.980 °C; 3.590 °F), nyala propan/oksigen membakar pada sekitar 2.526 K (2.253 °C; 4.087 °F), nyala oxyhydrogen membakar pada 3.073 K (2.800 °C; 5.072 °F) dan nyala asetilen/oksigen membakar pada sekitar 3.773 K (3.500 °C; 6.332 °F).
Sebelum memotong, obor pemotong harus memanasi baja ke suhu ignitasi di titik awal. Pada suhu sekitar 960°C (tergantung pada jenis legium), baja telah kehilangan properti pelindung terhadap oksigen dan masih padat.
Oksigen murni kemudian diarahkan melalui nozzle pada area yang dipanasi. Aliran oksigen yang halus dan bertekanan tinggi mengubah baja yang dipanasi dan tidak dilindungi menjadi baja cair teroksidasi melalui reaksi eksotermik.
Slag ini memiliki titik leleh yang lebih rendah daripada baja, sehingga aliran oksigen dapat meniup slag cair keluar dari rongga tanpa mempengaruhi baja padat yang tidak teroksidasi. Reaksi eksotermik ini adalah proses berkelanjutan dan menciptakan potongan saat obor bergerak. Untuk menjaga reaksi eksotermik tetap berfungsi, obor pemotong menjaga baja tetap dipanasi selama pemotongan.
Hanya logam yang oksidanya memiliki titik leleh yang lebih rendah daripada logam dasar itu sendiri yang dapat dipotong dengan proses ini. Jika tidak, segera logam teroksidasi diakhiri oksidasi dengan membentuk kerak pelindung. Hanya baja rendah dan beberapa legium rendah yang memenuhi kondisi di atas dan dapat dipotong secara efektif dengan proses oxy-fuel.
Bagaimana Cara Kerja Proses Pemotongan Oxyfuel?
Pemotongan oxy-fuel adalah reaksi kimia antara oksigen murni dan baja untuk membentuk oksida besi. Ini dapat digambarkan sebagai karat yang cepat dan terkontrol. Nyala pemanasan digunakan untuk meningkatkan permukaan atau tepi baja menjadi sekitar 1800°F (warna merah terang).
Oksigen murni kemudian diarahkan menuju area yang dipanasi dalam aliran yang halus dan bertekanan tinggi. Saat baja teroksidasi dan ditiup keluar untuk membentuk rongga, nyala pemanasan dan aliran oksigen bergerak pada kecepatan konstan untuk membentuk potongan berkelanjutan.
Hanya logam yang oksidanya memiliki titik leleh yang lebih rendah daripada logam dasar itu sendiri yang dapat dipotong dengan proses ini. Jika tidak, segera logam teroksidasi diakhiri oksidasi dengan membentuk kerak pelindung. Hanya baja karbon rendah dan beberapa legium rendah yang memenuhi kondisi di atas dan dapat dipotong secara efektif dengan proses oxy-fuel.
Ini adalah dasar bagaimana semuanya bekerja:
Langkah 1: Pemanasan Awal
Sebelum Anda dapat mulai memotong baja, ia harus dipanasi hingga suhu nyala, sekitar 1800°F. Pada suhu ini, baja mudah bereaksi dengan oksigen. Panas disediakan oleh nyala pemanasan dari obor oxy-fuel. Di dalam obor, gas bahan bakar dicampur dengan oksigen untuk menciptakan campuran yang sangat mudah terbakar.
Nozzle memiliki beberapa lubang yang diatur dalam pola lingkaran untuk memfokuskan campuran gas mudah terbakar menjadi beberapa jet kecil. Campuran bahan bakar-oksigen dihidupkan di luar nozzle, dan nyala pemanasan terbentuk tepat di luar ujung nozzle.
Gas bahan bakar yang umum digunakan termasuk asetilen, propan, gas alam, dan beberapa gas campuran lainnya. Dengan menyesuaikan ras bahan bakar terhadap oksigen, nyala disesuaikan untuk menghasilkan suhu tertinggi yang mungkin dalam nyala yang sekecil mungkin. Ini memusatkan panas dalam area kecil di permukaan lembar baja.
Langkah 2: Pemborong
Setelah permukaan atau tepi lembar telah mencapai suhu nyala, jet oksigen murni dihidupkan untuk mulai memborong melalui lembar. Ini disebut “oksigen pemotong”, dan jet terbentuk oleh satu lubang di tengah nozzle.
Saat aliran oksigen pemotong mengenai baja yang dipanasi, proses oksidasi cepat dimulai. Ini adalah saat kegembiraan dimulai. Proses oksidasi disebut sebagai reaksi eksotermik – ia menghasilkan lebih banyak panas daripada yang dibutuhkan untuk memulainya.
Baja yang teroksidasi berupa slag cair, dan slag cair harus keluar dari jalan sehingga aliran oksigen dapat “memborong” sepenuhnya melalui lembar. Tergantung pada seberapa tebal lembar, ini dapat memakan waktu dari sebagian detik hingga beberapa detik.
Selama waktu ini, aliran oksigen pemotong mendorong lebih dalam ke dalam lembar, dan slag cair ditiup keluar dari lubang pemborong. Ini dapat menghasilkan geyser besar baja cair, atau jika dilakukan dengan benar, poled kecil slag di atas lembar.
Langkah 3: Pemotongan
Setelah aliran oksigen pemotong telah membuat jalur sepenuhnya melalui lembar, obor dapat mulai bergerak pada kecepatan konstan, membentuk potongan berkelanjutan. Slag cair yang terbentuk selama fase ini ditiup keluar bagian bawah lembar.
Panas yang dihasilkan oleh reaksi kimia antara oksigen dan baja memanasi lembar tepat di depan potongan, tetapi tidak cukup andal untuk memotong tanpa nyala pemanasan. Jadi, nyala pemanasan tetap menyala selama pemotongan, menambahkan panas ke lembar saat obor bergerak.
Itu adalah dasar-dasarnya. Namun ada banyak faktor lain yang mempengaruhi kualitas tepi potongan, termasuk kecepatan, tekanan oksigen pemotong, penyesuaian nyala pemanasan, tinggi pemotongan, suhu lembar, dll.
Karakteristik oxy-fuel dibandingkan plasma
Material. Pemotongan oxy-fuel digunakan untuk pemotongan baja rendah. Hanya logam yang oksidanya memiliki titik leleh yang lebih rendah daripada logam dasar itu sendiri yang dapat dipotong dengan proses ini. Jika tidak, segera logam teroksidasi diakhiri oksidasi dengan membentuk kerak pelindung. Hanya baja rendah dan beberapa legium rendah yang memenuhi kondisi di atas.
Ketebalan dinding. Oxy-fuel memungkinkan pemotongan material dengan dinding lebih tebal dibandingkan plasma. Plasma tidak dapat memotong dinding yang lebih tebal karena jumlah energi besar yang diperlukan untuk mencapai ketebalan yang serupa.
Sudut pemotongan. Oxy-fuel memungkinkan pemotongan sudut yang lebih curam hingga 70° (dibandingkan 45° dengan plasma) karena konsentrasi aliran oksigen.
Potongan lurus. Aliran plasma cenderung menjauhi ketika sudut terlalu curam. Namun, defleksi ini dapat dikompensasi oleh otomatisasi.
Biaya. Oxy-fuel adalah solusi yang lebih ekonomis dibandingkan pemotongan plasma. Biaya investasi awal, bahan habis pakai, dan biaya operasi semuanya lebih rendah dari pemotongan plasma. Namun, kecepatan pemrosesan biasanya lebih rendah di bawah rentang ketebalan dinding 20 mm (mempertimbangkan profil 3D di industri baja berat)
Keuntungan dan Kerugian Pemotongan Oxyfuel
Dengan aplikasi pemotongan oxyfuel, gas bahan bakar dan oksigen digunakan untuk menghasilkan nyala pemotong. Messer Cutting Systems menyediakan gas termasuk asetilen, MAPP, propan, dan gas alam, serta informasi terkait kebutuhan Anda.
Keuntungan:
Kualitas tepi lurus dan akurasi tinggi.
Pemotongan strip bersisik.
Memborong baja rendah hingga 4 inci tebal (101 milimeter) hingga 5 inci (127 milimeter) tebal.
Memulai dari tepi dan memotong baja 10 inci (254 milimeter) hingga 12 inci (304 milimeter) tebal.
Dengan beberapa obor, menghasilkan beberapa bagian, mengurangi waktu dan tenaga kerja.
Kerugian:
Tidak dapat memotong stainless steel dalam keadaan normal.
Kecepatan pemotongan lebih lambat dibandingkan pemotongan plasma.
Pemotongan material tipis mungkin merusak bentuk.
Sulit menghasilkan lubang yang lebih kecil dari dua kali ketebalan baja.
