Artikel ini menyoroti enam proses pemotongan busur logam teratas. Proses tersebut adalah: 1. Pemotongan Busur Karbon 2. Pemotongan Busur Karbon Udara 3. Pemotongan Busur Logam 4. Pemotongan Busur Logam Gas (GMA) 5. Pemotongan Busur Gas Tungsten (GTA) 6. Pemotongan Busur Plasma.
Proses Pemotongan Busur # 1. Pemotongan Busur Karbon:
Dalam pemotongan busur karbon, elektroda karbon atau grafit digunakan untuk melelehkan logam untuk menghasilkan potongan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 19.11. Elektroda grafit memungkinkan kerapatan arus yang lebih tinggi, tetap tajam untuk waktu yang lebih lama dan menghasilkan potongan yang lebih rapi daripada elektroda karbon. Sumber daya arus searah digunakan dengan elektroda yang terhubung ke sisi negatif rangkaian. Tabel 19.3 memberikan perkiraan perkiraan laju pemotongan pelat baja dengan elektroda grafit.
Posisi yang paling cocok untuk pemotongan busur adalah dengan tangan ke bawah atau vertikal ke atas untuk memungkinkan logam cair mengalir dengan mudah keluar dari potongan. Garitan yang dihasilkan biasanya kasar dengan tepi yang menyatu. Kekasaran garitan dikaitkan dengan lompatan busur dari satu sisi ke sisi lain. Kelemahan lain dari pemotongan busur karbon adalah potongan lebar hingga 25 mm, tingkat pemotongan yang rendah pada bagian yang berat, pengambilan karbon yang cukup besar oleh garitan yang menyebabkan peningkatan kekerasan dan oleh karena itu kesulitan pemesinan selanjutnya dan kebutuhan arus yang tinggi.
Pemotongan busur karbon dapat digunakan untuk pemotongan produk besi tuang, baja paduan dan logam non-besi; namun proses ini tidak memiliki signifikansi uji coba industri.
Proses Pemotongan Busur # 2. Pemotongan Busur Karbon Udara:
Metode busur karbon udara untuk memotong logam terdiri dari melelehkan logam dengan busur listrik dan menghilangkannya dengan hembusan udara. Sebuah jet berkecepatan tinggi yang bergerak sejajar dengan elektroda karbon menyerang kolam logam cair tepat di belakang busur dan meniup keluar logam cair. Gambar 19.12 menunjukkan fitur dasar dari proses tersebut. Elektroda karbon dipegang dalam dudukan yang dirancang khusus yang berisi lubang di mana semburan udara terkompresi bertiup di sepanjang dan di belakang elektroda.
Proses Pemotongan Busur # 3. Pemotongan Busur Logam:
Dalam proses pemotongan busur logam, pemotongan dicapai dengan peleburan busur antara elektroda dan benda kerja; bahan cair dihilangkan oleh gaya gravitasi. Ketika elektroda tertutup digunakan untuk memotong, proses ini disebut pemotongan busur logam terlindung (SMA).
Peralatan yang dibutuhkan adalah peralatan las busur logam berpelindung standar. Dalam pemotongan SMA, bahan inti dapat berupa baja karbon rendah, bahkan yang tidak sesuai untuk pengelasan, karena pengotor dalam logam inti memiliki konsekuensi yang kecil. Preferensi harus diberikan untuk lapisan penetrasi yang dalam seperti lapisan selulosa. Elektroda berdiameter relatif kecil harus digunakan dengan elektroda dc negatif.
Lapisan memperlambat peleburan elektroda, menstabilkan busur dan bertindak sebagai isolator yang mencegah busur korslet dengan dinding samping saat elektroda dimasukkan ke dalam potongan. Jika lapisan elektroda dibuat basah dengan cara dicelupkan ke dalam air maka laju konsumsi elektroda akan turun sehingga lebih banyak panjang yang dapat dipotong per elektroda.
Dalam SMA culling arus diatur jauh lebih tinggi dari biasanya digunakan untuk pengelasan. Ini menghasilkan kolam cair besar yang jatuh saat memotong. Pada bahan yang tebal diperlukan tindakan menggergaji untuk membuat potongan dan membiarkan logam cair terlepas seperti yang ditunjukkan pada Gambar 19.14.
Potongan yang dihasilkan oleh pemotongan SMA kasar tetapi lebih unggul dari pemotongan busur karbon; potongannya sempit dengan lebar kira-kira sama dengan diameter elektroda . Ini digunakan sebagian besar untuk pekerjaan kasar seperti memotong memo, memotong paku keling dan menusuk lubang.
Proses Pemotongan Busur # 4. Pemotongan Busur Logam Gas (GMA):
Dalam proses ini peralatan las busur logam gas biasa digunakan dan panas untuk pemotongan diperoleh dari busur listrik yang terbentuk antara kawat elektroda yang diumpankan secara terus menerus dan benda kerja, biasanya dengan pelindung gas lembam. Busur dihasilkan antara sisi depan kawat dan tepi garitan yang maju. Gaya akibat aliran gas pelindung dan efek magnet elektroda mengeluarkan logam cair dari garitan. Proses ini dapat digunakan di semua pemotongan posisi tetapi hampir tidak memiliki signifikansi industri.
Proses Pemotongan Busur # 5. Pemotongan Busur Gas Tungsten (GTA):
Dalam proses ini pemotongan dicapai dengan busur antara elektroda tungsten dan pekerjaan menggunakan peralatan yang sama seperti yang digunakan untuk pengelasan busur gas tungsten (GTAW). Pemotongan dilakukan dengan menaikkan kerapatan arus di atas yang diperlukan untuk kondisi pengelasan yang baik dan dengan peningkatan laju aliran gas pelindung.
Kecepatan semburan gas meniup logam cair untuk membentuk garitan. Campuran gas pelindung dari 65% argon dan 35% hidrogen umumnya digunakan. Nitrogen dapat digunakan asalkan tindakan pencegahan yang memadai diambil untuk menghilangkan asap beracun yang terbentuk selama operasi.
Kecepatan tipikal untuk pemotongan GTA adalah 1 hingga 1,5 m/menit pada aluminium setebal 3 mm dan 0-5 hingga 1 m/menit pada baja tahan karat setebal 3 mm. Arus yang digunakan adalah 200 lo 600 A untuk memotong stainless steel dan aluminium setebal 13 mm.
Kualitas potongan sepanjang garitan bagus dan seringkali tidak memerlukan operasi finishing selanjutnya. Proses ini dapat digunakan untuk memotong baja tahan karat setebal 50 mm. Semakin tebal logam yang akan dipotong semakin besar pula toleransi yang harus diperbolehkan pada lebar potongan tersebut.
Meskipun proses pemotongan GTA dapat digunakan untuk memotong logam apa pun menjadi bagian tipis tetapi telah digantikan oleh pemotongan busur plasma dan sekarang tidak terlalu penting bagi industri kecuali jika peralatan untuk proses lain yang lebih efisien tidak tersedia.
Proses Pemotongan Busur # 6. Pemotongan Busur Plasma:
Dalam proses pemotongan busur plasma (PAC), logam dipotong dengan melelehkan area lokal dengan busur yang menyempit dan menghilangkan bahan cair dengan gas terionisasi panas berkecepatan tinggi yang disebut jet plasma.
Pemotongan jet plasma mirip dengan mode lubang kunci pengelasan plasma kecuali bahwa tidak seperti pengelasan, lubang kunci tidak diperbolehkan menutup di belakang busur plasma. Kecepatan jet plasma sangat tinggi sehingga pelepasan logam cair menjadi mudah.
Pemotongan busur plasma digunakan terutama dalam mode busur yang ditransfer menggunakan busur pilot untuk inisiasi busur plasma.
Ada tiga variasi utama dari proses PAC yaitu, pemotongan plasma arus tinggi, pemotongan plasma arus rendah, dan pemotongan plasma dengan injeksi air atau pelindung air. Desain obor plasma tergantung pada variasi proses.
Kualitas Pemotongan Plasma:
Kualitas potongan plasma ditentukan oleh kehalusan permukaan, lebar garitan, paralelisme permukaan potongan, kuadrat potongan dan ketajaman tepi atas. Faktor-faktor ini ditentukan oleh bahan yang dipotong, desain dan pengaturan peralatan, dan variabel operasi.
Potongan berkualitas tinggi umumnya diperoleh dengan tenaga sedang dan kecepatan potong rendah. Oksidasi permukaan hampir sepenuhnya hilang dengan peralatan PAC otomatis modern yang menggunakan injeksi air atau pelindung air.
Pada baja tahan karat yang sangat tebal ( > 180 mm), proses busur plasma memiliki sedikit keunggulan dibandingkan pemotongan gas oxy-fuel dalam hal kecepatan dan lebar garitan meskipun PAC jauh lebih bersih. Secara umum, lebar garitan pada pemotongan plasma adalah 1,5 sampai 2 kali lebih lebar dari lebar garitan pada pemotongan oxy-fuel.
Pemotongan busur plasma umumnya menghasilkan pemotongan bevel dan sudut kemiringan pada kedua sisi pemotongan cenderung meningkat dengan kecepatan pemotongan. Hasil pembulatan tepi saat jarak penyangga obor terlalu besar atau saat daya berlebihan digunakan untuk memotong pelat tertentu; itu juga dapat terjadi akibat pemotongan bahan dengan kecepatan tinggi dengan ketebalan kurang dari 6 mm.
Rekomendasi pengoperasian tipikal untuk mencapai pemotongan berkualitas tinggi untuk pemotongan plasma aluminium, baja tahan karat, dan baja karbon rendah diberikan masing-masing dalam tabel 19.6, 19.7, dan 19.8.
Terak atau sampah adalah bahan teroksidasi atau cair yang terbentuk selama pemotongan termal dan menempel di tepi bawah pelat. Dengan peralatan mekanis saat ini, pemotongan bebas sampah dapat diproduksi dalam aluminium dan baja tanpa noda untuk ketebalan hingga 75 mm dan pada baja karbon rendah hingga sekitar 40 mm; namun untuk baja karbon rendah pemilihan kecepatan dan arus lebih penting. Sampah biasanya tidak dapat dihindari untuk potongan yang dibuat pada bahan yang lebih tebal.
Keamanan:
Karena jet plasma beroperasi secara normal pada kecepatan mendekati supersonik, ini menghasilkan tingkat kebisingan yang tinggi dalam pemotongan busur plasma. Oleh karena itu, operator harus dilindungi tidak hanya dari silau busur api, percikan dan asap, tetapi juga dari tingkat kebisingan yang tinggi.
Selain pakaian pelindung biasa, sarung tangan dan helm, operator harus menggunakan alat pelindung telinga seperti sumbat telinga. Pembuangan lokal harus disediakan untuk ventilasi yang baik. Selain itu, ada dua aksesoris keselamatan yang paling umum digunakan untuk PAC; mereka adalah meja air dan knalpot air.
Water table adalah meja potong konvensional yang diisi air hingga permukaan bawah benda kerja yang dipotong. Turbulensi yang dihasilkan dalam air karena pancaran plasma membantu menjebak asap dan material yang dikeluarkan dari garitan.
Knalpot air adalah perangkat yang mengurangi kebisingan. Ini adalah nosel yang terpasang pada badan obor yang menghasilkan tirai air di bawah nosel obor. Itu selalu digunakan bersamaan dengan tabel air. Tirai air di atas pelat (benda kerja) dan air yang melindungi pelat di bagian bawah menutupi pancaran busur plasma dalam pelindung yang mematikan suara.
Aplikasi:
Pemotongan busur plasma dapat digunakan untuk memotong bahan apapun termasuk dielektrik. Sebagian besar aplikasi, bagaimanapun, terbatas pada pemotongan baja karbon biasa, aluminium dan baja tahan karat. Ini dapat digunakan untuk pemotongan tumpukan, beveling pelat, pemotongan bentuk dan penindikan. Proses ini berhasil menangani karbon dan baja tahan karat setebal 40 mm, dengan besi tuang setebal 90 mm, dengan aluminium dan paduannya setebal 120 mm dan dengan tembaga setebal 80 mm.
Keuntungan ekonomi dari PAC dibandingkan dengan pemotongan oxy-acetylene lebih terlihat pada pemotongan yang panjang dan terus menerus yang dilakukan pada jumlah potongan yang lebih banyak. Aplikasi seperti itu biasanya ditemui di pembuatan kapal, fabrikasi tangki penyimpanan, konstruksi jembatan dan pusat pasokan baja. PAC dapat digunakan pada kecepatan pemotongan tinggi tanpa kehilangan akurasi dan toleransi pemotongan.
Misalnya logam dapat dipotong dengan kecepatan 2-5 hingga 3-8 m/menit yang dapat dipotong dengan kecepatan maksimum 0-5 hingga 0-63 m/menit dengan pemotongan oxy-acetylene. Kecepatan hingga 7 m/menit dapat digunakan untuk memotong beberapa bahan tipis; kecepatan seperti itu jelas hanya mungkin dengan cara otomatis.
Pelat baja karbon polos dapat dipotong lebih cepat dengan proses pemotongan oxy-acetylene daripada PAC jika ketebalan material sekitar 75 mm. Namun, untuk ketebalan pemotongan di bawah 25 mm, PAC lima kali lebih cepat daripada proses oxy-acetylene. Plasma Stack culling lebih efisien daripada stack cutting dengan proses oxy-acetylene.
Pemotongan busur plasma juga dapat dimodifikasi untuk memotong logam di bawah air.
Variasi plasma arus rendah semakin populer karena dapat digunakan secara manual untuk memotong bahan termasuk baja tahan karat dan aluminium untuk produksi dan pemeliharaan. Gouging plasma arus rendah juga dapat digunakan untuk menyelamatkan coran yang rusak.
Plasma arus tinggi dapat digunakan untuk memotong bahan apa pun dengan peralatan pemotong bentuk otomatis tetapi membutuhkan peralatan berkecepatan tinggi untuk mencapai keuntungan ekonomi dari proses tersebut.
Pemotongan plasma injeksi air tidak hanya mengurangi asap dan asap yang dihasilkan oleh proses plasma arus tinggi tetapi juga meningkatkan kualitas pemotongan pada sebagian besar bahan.
