Κοπή και Διαμόρφωση Άκρων Συγκόλλησης

Η προετοιμασία των άκρων της συγκόλλησης είναι ένα απαραίτητο στάδιο για την επιτυχημένη εφαρμογή οποιασδήποτε μεθόδου. 

Ακόμα και σε περιπτώσεις όπου δεν γίνεται κάποια λοξοτομή, απαιτείται μια καθαρή επιφάνεια που έχει προέρθει από κάποια μέθοδο κοπής.

Οι μέθοδοι κοπής που χρησιμοποιούν μια πηγή θερμότητας είναι:

Κοπή με χρήση φλόγας οξυγόνου (οξυγονοκοπή), Κοπή με χρήση τόξου και ηλεκτρόδιο άνθρακα (arcair), Κοπή με (πλάσμα), Κοπή με (laser), Κοπή με (Electronbeam).

Υπάρχουν όμως και μέθοδοι κοπής που δεν χρησιμοποιούν κάποια πηγή θερμότητας αλλά η κοπή γίνεται με μηχανικό τρόπο. Τέτοιες μέθοδοι είναι η υδροκοπή (Water Jet) και φυσικά η οποιαδήποτε μηχανουργική κατεργασία.

Κοπή με χρήση φλόγας:

Η οξυγονοκοπή είναι ο πλέον κλασικός τρόπος κοπής ελασμάτων, μορφοσιδήρων αλλά και σωλήνων στις βιομηχανικές κατασκευές χρησιμοποιείται εκτεταμένα στην προετοιμασία των ακμών για τη συγκόλληση και εφαρμόζεται για τις κυριότερες μεθόδους συγκόλλησης.

Ο χάλυβας «καίγεται» δηλαδή οξειδώνεται πάρα πολύ γρήγορα όταν θερμαίνεται σε μια θερμοκρασία 1.100 C και έρχεται σε επαφή με καθαρό οξυγόνο. Το οξυγόνο αντιδρά εξώθερμα με τον σίδηρο σχηματίζοντας ένα οξείδιο (Fe3O4) δίνοντας ταυτόχρονα μια σημαντικά μεγάλη ποσότητα θερμότητας.

Αυτή η θερμότητα που παράγεται είναι ικανή να λειώσει το οξείδιο του σιδήρου καθώς και λίγο από το καθαρό μέταλλο με αποτέλεσμα καινούρια επιφάνεια καθαρού μετάλλου να έρχεται σε επαφή με το ρεύμα του καθαρού οξυγόνου. Η ασετυλίνη αλλά και το προπάνιο χρησιμοποιούνται ως αέρια καύσης ενώ το οξυγόνο θα πρέπει να είναι μεγάλης καθαρότητας για να επιτυγχάνονται μεγάλες ταχύτητες κοπής. Για να λειτουργεί η ανωτέρω διαδικασία και να επιτυγχάνεται κοπή με χρήση οξυγόνου, θα πρέπει να ισχύουν οι παρακάτω συνθήκες:

Θερμοκρασίες Υλικού:

Το υλικό που θα κοπεί θα πρέπει να καίγεται (οξειδώνεται βίαια) με ένα ρεύμα οξυγόνου. Συνήθως αυτή η απαίτηση ικανοποιείται από όλα τα μέταλλα που σχηματίζουν οξείδια με το οξυγόνο, με πιο χαρακτηριστικά τα σιδηρούχα υλικά. Η θερμοκρασία οξείδωσης θα πρέπει να είναι μικρότερη από τη θερμοκρασία τήξης. Στους χάλυβες κατασκευών αυτή η θερμοκρασία είναι περίπου 1.200 οC, ενώ η θερμοκρασία τήξης τους είναι 1.500 οC. Όσο το ποσοστό του άνθρακα μεγαλώνει, τόσο μειώνεται η θερμοκρασία τήξης και αυξάνεται η θερμοκρασία οξείδωσης.

Αυτή λοιπόν η συνθήκη παύει να ικανοποιείται για ποσοστό άνθρακα μεγαλύτερο του 1,6% και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα η κοπή με οξυγόνο να μην βρίσκει εφαρμογή στους χυτοσιδήρους και στους εργαλειοχάλυβες. Η θερμοκρασία τήξης των οξειδίων που σχηματίζονται θα πρέπει να είναι μικρότερη από τη θερμοκρασία τήξης του μετάλλου. Μερικά κράματα σχηματίζουν δύστηκτα οξείδια. Χαρακτηριστική περίπτωση είναι το Αλουμίνιο. Το σημείο τήξης του αλουμινίου είναι 660 οC και το σημείο τήξης των κραμάτων του είναι 2.050 οC.

Κοπές μετάλλων που δεν επιτρέπονται:

Για τον λόγο αυτό το αλουμίνιο δεν μπορεί να κοπεί με οξυγόνο. Ακριβώς το ίδιο συμβαίνει με τα οξείδια του χρωμίου και αυτό έχει σαν συνέπεια την μη εφαρμοσιμότητα της κοπής με φλόγα οξυγόνο στους ανοξείδωτους χάλυβες. Τα σχηματιζόμενα οξείδια πρέπει να έχουν μεγάλη ρευστότητα.

Εφόσον η σκουριά που σχηματίζεται δεν είναι αρκετά ρευστή έτσι ώστε να απομακρύνεται εύκολα από την επιφάνεια κοπής με το ρεύμα του οξυγόνου, τότε η μέθοδος εφαρμόζεται δύσκολα. Αυτό το χαρακτηριστικό της σκουριάς επηρεάζεται από στοιχεία όπως το χρώμιο αλλά και το πυρίτιο.

Η θερμική αγωγιμότητα του υλικού δεν πρέπει να είναι μεγάλη. Εάν η θερμική αγωγιμότητα του υλικού είναι τόσο μεγάλη ώστε η θερμότητα που διαχέεται είναι μεγαλύτερη από αυτή που παράγεται μέσω της εξώθερμη αντίδρασης, τότε η κοπή δεν προχωράει με αποτέλεσμα η μέθοδος να μην μπορεί να εφαρμοσθεί τέτοιο παράδειγμα είναι ο χαλκός.