Setelah membaca artikel ini, Anda akan belajar tentang proses pemotongan logam secara termal dengan bantuan diagram yang sesuai.
Pemotongan termal adalah keluarga proses di mana panas busur listrik, energi radiasi, atau reaksi eksotermik digunakan untuk melelehkan atau mengoksidasi logam pada laju yang dipercepat untuk mencapai pemotongan. Ada sejumlah proses yang memanfaatkan panas busur untuk memotong logam dan mereka termasuk busur logam terlindung, busur karbon udara, busur plasma, busur gas tungsten dan busur logam gas.
Sinar elektron dan sinar laser menggunakan energi radiasi untuk mencapai pemotongan logam. Nyala gas oxy-fuel bersama dengan semburan oksigen digunakan untuk memulai dan mempertahankan reaksi oksidasi eksotermik yang menghasilkan panas yang cukup dan memengaruhi pemisahan logam, khususnya paduan besi karbon rendah. Dari proses ini oxy-acetylene, busur karbon udara dan busur plasma adalah tiga proses pemotongan termal utama yang digunakan dalam industri.
Proses pemotongan api oxy-acetylene, ditemukan pada tahun 1887, adalah proses yang paling banyak digunakan untuk pemotongan ekonomis dan kecepatan tinggi baja karbon rendah. Dalam proses ini digunakan obor pemotongan gas, ditunjukkan pada Gambar 2.58, yang memiliki kemiripan dengan obor las gas.
Obor pemotongan gas tidak hanya menyediakan sarana untuk mendapatkan nyala api oxy-acetylene tetapi juga memiliki bagian pengungkit terpisah yang dikendalikan untuk menyediakan pancaran gas oksigen murni bertekanan tinggi yang mengenai logam yang dipanaskan untuk menyebabkan oksidasi dan pembentukan panas melalui reaksi berikut .
3Fe + 20 2 →Fe 3 O 4 + panas (1120 KJ/mol)
Namun, inisiasi reaksi hanya mungkin terjadi jika logam yang akan dipotong telah mencapai suhu penyalaan 870°C atau lebih untuk baja. Setelah reaksi dimulai, nyala api hanya diperlukan untuk mempertahankannya sehingga digunakan nyala netral dengan energi rendah. Logam yang dioksidasi (Fe 3 O 4 ) memiliki titik lebur yang lebih rendah daripada titik lebur baja, sehingga pemotongan dicapai lebih cepat daripada saat peleburan.
Jet oksigen juga membantu meniup logam teroksidasi atau terak keluar dari potongan atau garitan.
Secara komersial, proses pemotongan oxy-acetylene banyak digunakan untuk memotong baja paduan ringan dan rendah untuk pemotongan lurus atau berkontur serta untuk persiapan tepi sambungan untuk pengelasan. Ini juga menemukan penggunaan terbatas dalam memotong besi cor dan baja tahan karat misalnya di pengecoran untuk menghilangkan gerbang dan anak tangga, dll dari coran.
Proses busur karbon udara memanfaatkan panas yang dihasilkan oleh busur listrik antara batang grafit dan benda kerja untuk melelehkan logam dan meniupnya keluar dari potongan dengan udara terkompresi yang juga dapat mengoksidasi sebagian bahan dan karenanya membantu menurunkan titik lelehnya. Pancaran udara terkompresi biasanya mengikuti busur untuk meniup logam cair seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.59.
Proses ini digunakan untuk memotong atau membelah dan mencungkil logam. Sebagian besar sumber daya las busur standar, baik ac maupun dc, dengan tegangan rangkaian terbuka 60 volt dapat digunakan untuk pemotongan busur karbon udara. Elektroda sepanjang 150 hingga 300 mm yang digunakan bervariasi dari diameter 4 hingga 25 mm. Elektroda telanjang dan berlapis tembaga digunakan, namun jenis yang terakhir menemukan penggunaan yang lebih luas karena keseragaman alur yang lebih baik dicapai oleh mereka. Tekanan udara yang digunakan adalah 55 sampai 70 N/cm 2 dengan laju aliran udara 85 sampai 1415 liter per menit.
Proses karbon-arc udara secara luas digunakan untuk mencungkil, persiapan tepi sambungan , dan untuk menghilangkan logam las yang rusak. Ini juga digunakan untuk mengikis benda logam.
Dalam pemotongan busur plasma, logam dipisahkan dengan melelehkan menggunakan semburan gas panas terionisasi berkecepatan tinggi. Peralatan yang digunakan mirip dengan yang digunakan untuk las busur plasma, namun tekanan gasnya lebih tinggi daripada yang digunakan dalam pengelasan.
Obor pemotongan busur plasma adalah jenis plasma yang ditransfer dengan benda kerja yang terhubung ke anoda sumber daya dc, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2.60. Sumber listrik yang digunakan adalah tipe karakteristik drooping volt-ampere dengan rentang tegangan rangkaian terbuka 120 hingga 400 volt. OCV yang lebih tinggi digunakan untuk memotong bagian yang lebih tebal. Kisaran arus keluaran yang dibutuhkan biasanya 70 hingga 1000 ampere.
Gas yang digunakan untuk memproduksi jet plasma bergantung pada logam yang akan dipotong, misalnya baja karbon dapat dipotong dengan udara tekan sementara sebagian besar logam non-besi dapat dipotong dengan menggunakan nitrogen, hidrogen, argon, atau campurannya.
Hampir semua logam dapat dipotong dengan pemotongan busur plasma tetapi sangat cocok untuk memotong aluminium dan baja tahan karat. Ini juga dapat digunakan untuk pemotongan tumpukan, pemotongan bentuk, dan beveling pelat.
Terlepas dari tiga metode pemotongan yang dijelaskan di atas, metode pemotongan termal lainnya juga kadang-kadang digunakan untuk aplikasi tertentu, misalnya , proses busur logam berpelindung dapat digunakan sebagai pengganti busur karbon untuk pengikisan. Ini, bagaimanapun, melibatkan penggunaan arus yang lebih tinggi daripada untuk pengelasan meskipun peralatan yang digunakan pada dasarnya tetap sama untuk pengelasan dan pemotongan.
Sinar elektron dan sinar laser juga dapat digunakan untuk memotong logam tetapi penggunaannya terbatas karena tingginya biaya awal peralatan.
