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DD200075A1 - PROCESS FOR CUTTING POLYMETHYL ACRYLATES - Google Patents

PROCESS FOR CUTTING POLYMETHYL ACRYLATES Download PDF

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Publication number
DD200075A1
DD200075A1 DD23221381A DD23221381A DD200075A1 DD 200075 A1 DD200075 A1 DD 200075A1 DD 23221381 A DD23221381 A DD 23221381A DD 23221381 A DD23221381 A DD 23221381A DD 200075 A1 DD200075 A1 DD 200075A1
Authority
DD
German Democratic Republic
Prior art keywords
cutting
plasma
polymethylacrylates
burr
gas
Prior art date
Application number
DD23221381A
Other languages
German (de)
Inventor
Berthold Heinze
Matthias Schubert
Hans Froehlich
Hans-Joachim Roloff
Heimo Braun
Original Assignee
Berthold Heinze
Matthias Schubert
Hans Froehlich
Roloff Hans Joachim
Heimo Braun
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Berthold Heinze, Matthias Schubert, Hans Froehlich, Roloff Hans Joachim, Heimo Braun filed Critical Berthold Heinze
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Publication of DD200075A1 publication Critical patent/DD200075A1/en

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  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verfahren zum Schneiden von Polymethylacrylaten mit düsengepolten Plasmaschneidbrennern. Ziel ist eine Erhöhung der Effektivität beim Schneiden derartiger Werkstoffe. Das zu entwicklende Verfahren soll die Herstellung beliebiger Formschnitte an Polymethylacrylaten mit glasklaren Schnittflächen und gratfreien Schnittkanten bei hoher Schnittleistung sowie geringer Rauchentwicklung gewährleisten. Erfindungsgemäß wird im Gegensatz zur üblichen Plasmaschneidtechnik mit einem ungewöhnlichen geringen Düsenabstand von 0,5mm, der mit einer Genauigkeit von etwa *0,4mm konstant einzuhalten ist, gearbeitet und als Plasmagas ein Gemisch aus 50-80 % Argon und 20-50 % Wasserstoff verwendet wird, wobei eine Gasmenge Q = K ind B (1+lg(10+P)), eine Brennerleistung P= K*s und eine Schnittgeschwindigkeit (Formel) einzustellen ist. Die Erläuterung der Formelzeichen enthält die Erfindungsbeschreibung.The invention relates to a process for cutting polymethylacrylates with jet-polished plasma cutting torches. The goal is to increase the effectiveness of cutting such materials. The process to be developed is intended to ensure the production of any shape cuts on polymethylacrylates with crystal-clear cut surfaces and burr-free cut edges with high cutting performance and low smoke development. According to the invention, in contrast to the conventional plasma cutting technique with an unusual small nozzle spacing of 0.5mm, which is to be maintained constant with an accuracy of about * 0.4mm, worked and used as plasma gas is a mixture of 50-80% argon and 20-50% hydrogen is set, wherein a gas quantity Q = K ind B (1 + lg (10 + P)), a burner power P = K * s and a cutting speed (formula). The explanation of the formula symbols contains the description of the invention.

Description

M *f >— M * f> -

232213 1232213 1

Verfahren zum Schneiden von Polymethylacrylaten Anwendungsgebiet der ErfindungProcess for cutting polymethylacrylates Field of application of the invention

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Schneiden von Polymethylacrylaten, insbesondere von Polymethamethylacrylaten, unter Verwendung an sich bekannter Plasmaschneidanlagen mit düsengepolten Plasmaschneidbrennern, zur Erzielung glas-, . klarer Schnittflächen und gratfreier Schnittkanten bei. ..-' 'hoher Schnittleistiing und -geringer ."Rauchentwicklung. ... ., .·The invention "relates to a process for cutting polymethylacrylates, in particular polymethamethylacrylates, using plasma cutting units known in the art with jet-polished plasma cutting torches, to achieve glassy, clear cut surfaces and burr-free cut edges in the case of" high cutting power and low-friction. " smoke. ...., ·

— 2 —- 2 -

32213 132213 1

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß mittels indirekt gepolter Plasmaschneidbrenner nichtmetallische Werkstoffe geschnitten werden können«, Es sind jedoch keine Erkenntnisse über das Schneiden von PoLytnethylacrylaten mit Hilfe indirekt gepolter Plasmaschneidbrenner bekannte Eine naheliegende Maßnahme ware, daß mit der bekannten Verfahrensweise des indirekten Plasmaschneidens für andere Werkstoffe, z. B. Stahl, gearbeitet würde* Diese bekannte Verfahrensweise besteht darin, daß ein Düsenabstand von 5 "bis 15 πιπί und eine Schnittgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Materialdicke und der Brennerleistung entsprechend vorgegebener Tabellenwerte oder Erfahrungswerte eingestellt werdene Es hat sich jedoch herausgestellt, daß mit den bekannten Technologien für das Schneiden mit nichtübertragenem Lichtbogen keine glasklaren Schnitte entstehen, ein Gratanhang nicht zn vermeiden ist und sich störend auswirkender weißlicher Rauch entsteht. Auch durch die an sich übliche Variation von Verfahrensparametern beim Plasmaschneiden mit indirektem Lichtbogen ist es nicht möglich, die oben genannten Nachteile zu vermeiden« Nach dem bisherigen technischen Stand werden Polymethylacrylate entweder mittels mechanischer Trennmethoden oder mittels Laserschneidanlagen oder Hochdruck-Elüssigstrahlanlagen geschnitten.It is known that non-metallic materials can be cut by means of indirectly polarized plasma cutting torches. However, there is no knowledge of the cutting of polyethyl acrylates with the aid of indirectly polarized plasma cutting torches. A obvious measure would be that with the known method of indirect plasma cutting for other materials, eg , This known procedure consists in the fact that a nozzle distance of 5 "to 15 πιπί and a cutting speed in dependence on the material thickness and the burner achievement according to given table values or experience values are adjusted e However, it has been found that with It is not possible to avoid the above-mentioned disadvantages even by the usual variation of process parameters in plasma cutting with indirect arc, it is not possible to avoid crystal clear cuts, to avoid a burr attachment and to produce disturbing whitish smoke To be avoided «According to the current technical standard, polymethyl acrylates are cut either by means of mechanical separation methods or by means of laser cutting machines or high-pressure Elüssigstrahlanlagen.

Beim Laserschneiden werden zwar schmale Schnittfugen und nach Parameteroptimierung auch glasklare Schnittflächen erreicht, es kommt jedoch zu einer starken Rauchentwicklung, was eine -Absaugvorrichtung notwendig· macht. .Der hohe Auf-' wand beim Laserschneiden'für Anschaffung und Unterhaltung von Laserschneidanlagen sowie für die Beseitigung der Schadstoffe (Rauche) ist nachteilig. Beim mechanischen Trennen sind die Schnittflächen nicht glasklar. Außerdem beeinträchtigt der Gratanhang an den Schnittkanten die Verwendungsmöglichkeiten. Für qualitativ hochwertige, d. h.In laser cutting, although narrow kerfs are achieved and, after parameter optimization, crystal-clear cut surfaces are achieved, there is a great deal of smoke, which makes a suction device necessary. The high cost of laser cutting for the purchase and maintenance of laser cutting systems and the elimination of pollutants (smoke) is disadvantageous. When mechanical separation, the cut surfaces are not crystal clear. In addition, the burr attachment at the cutting edges affects the possible uses. For high quality, d. H.

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gratfreie und glasklare Schnitte ist ein Nacharbeiten erforderlich, v/as einen zusätzlichen Kosten- und Zeitaufwand zur Folge hat. Weiterhin sind mittels mechanischer Bearbeitungsverfahren Konturenschnitte nur bedingt und mit großem Vorrichtungsaufwand möglich.Burr-free and crystal-clear cuts require reworking, which entails additional costs and time. Furthermore, contour cuts are possible only conditionally and with great device expenditure by means of mechanical processing methods.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Durch die Erfindung ist die Effektivität beim Schneiden von Polymethylacryiaten u. ä. Werkstoffen mit geringem gerätetechnischen Aufwand zu erhöhen.By the invention, the effectiveness in cutting polymethylacryates u. Ä. To increase materials with low equipment costs.

Das Wesen der ErfindungThe essence of the invention

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schneiden von Polymethylacryiaten unter Verwendung an sich bekannter Plasmaschneidanlagen mit düsengepolten Plasmaschneidbrennern zu entwickeln, wobei dieses so zu gestalten ist, daß das Herstellen beliebiger Formschnitte an Polymethylacryiaten u. ä. Werkstoffen mit glasklaren Schnittflächen und gratfreien Schnittkanten bei hoher Schnittleistung sowie geringer Rauchentwicklung gewährleistet wird·The invention is therefore an object of the invention to provide a method for cutting Polymethylacryiaten using known plasma cutting machines with nozzle-polar plasma cutting torches to develop, which is to be designed so that the production of any shape cuts to polymethylacryates u. Ä. Materials with crystal-clear cut surfaces and burr-free cut edges with high cutting performance and low smoke development is ensured ·

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß im Gegensatz zur üblichen bekannten Plasmaschneidtechnik mit einem ungewöhnlich geringen Düsenabstand von 0,5 mm, der mit- einer Genauigkeit von etwa - 0,4 mm einzuhalten ist, gearbeitet wird und als Plasmagas ein Gemisch aus 50 .- 80 % Argon.und.' 20 - 50 %-Wasserstoff verwendet wird, wobei eine Gasmenge Q entsprechend '»The object of the invention is achieved in that, in contrast to the conventional plasma cutting technique with an unusually small nozzle spacing of 0.5 mm, which is to be complied with an accuracy of about - 0.4 mm, worked as a plasma gas and a mixture of 50th .- 80 % argon and so forth. ' 20 - 50% hydrogen is used, with a gas quantity Q corresponding to '»

Q = KB (1 + log (10 + P))Q = K B (1 + log (10 + P))

eine Brennerleistung P entsprechenda burner power P accordingly

P = K * sP = K * s

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eine Schnittgeschwindigkeit V entsprechenda cutting speed V accordingly

einzustellen ist» Dabei bedeuten;to adjust is »mean;

Q = Gasmenge in m-Vh Q = amount of gas in m-Vh

V = Schnittgeschwindigkeit in m/minV = cutting speed in m / min

Kg= Konstante des Brenners, die zwischen 0,5 ..* 2 beträgt K = Leistungskonstante, beträgt etwa 0,3 ... 1,2 Ktp Materialkonstante, beträgt etwa 0,16Kg = constant of the burner, which is between 0.5 .. * 2 K = power constant, is about 0.3 ... 1.2 Ktp material constant, is about 0.16

P = Brennerleistung in kW kcalP = burner output in kW kcal

c = spezifische Wärme des zu schneidenden Werkstoffes inc = specific heat of the material to be cut in

kg.grdkg.grd

= Wärme leitfähigkeit des zu schneidenden Werkstoffes in= Heat conductivity of the material to be cut in

kcalkcal

m.h.grd s = Schnittdicke in mm .m.h.grd s = cutting thickness in mm.

Die überraschende Wirkung der erfindungsgemäßen Verfahrensweise besteht darin, daß eine gesundheitsschädliche Rauch- bildung unterdrückt wird* Bei der Entwicklung der Erfindung wurde festgestellt, daß die bekannte Rauchbildung ihre Ursache in Crackprozessen hat, die sich bei thermischen Einwirkungen auf den polymeren Werkstoff herausbilden. Solche Crackprozesse spielen sich deshalb auch bei der Einwirkung eines Laseroder eines Plasmastrahls auf den Werkstoff ab. Der Umfang solcher Grackprozesse ist festgelegt durch das Volumen der 'Schnittfuge und der einwirkenden Wärmeenergie und wächst mit größer werdende!? Materialdicke, Schnittfugenbreite und elektrischer Schneidleistung. Hun'ist bekannt-, daß mittels- ·.. Laserschneidverfahren wesentlich, d« h. um etwa eine Zehnerpotenz schmalere Schnittfugen als mittels Plasmaschneidverfahren erreichbar sind. Der Fachmann würde deshalb im Laserschneidverfahren die Lösung der vorliegenden Aufgabe suchen, zumal außerdem der Energieumsatz beim Laserschneiden ver-The surprising effect of the procedure according to the invention is that a harmful formation of smoke is suppressed. In the development of the invention, it was found that the known smoke formation has its cause in cracking processes which develop on thermal effects on the polymeric material. Such cracking processes therefore also take place when a laser beam or a plasma jet acts on the material. The extent of such Grackprozesse is determined by the volume of 'kerf and the acting heat energy and grows with increasing!? Material thickness, kerf width and electrical cutting performance. It is well known that by means of laser cutting, it is essential. by about one power of ten narrower kerf than can be achieved by means of plasma cutting process. The person skilled in the art would therefore seek the solution of the present task in the laser cutting method, especially since the energy conversion during laser cutting

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gleichsweise geringer gehalten werden kann als "beim Plasmaschneiden. Bei der Anwendung des Plasmaschneidens wiederum müßte der Fachmann annehmen, daß "bei sehr geringem Düsenabstand zwischen Brenner und Werkstoffoberfläche die Crackprozesse intensiviert würden, weil nun die Bereiche der Plasmafackel mit der höchsten Temperatur auf den Werkstoff einwirken.When using plasma cutting, the skilled person would have to assume that "with very small nozzle spacing between the burner and the material surface, the cracking processes would be intensified because the areas of the plasma torch with the highest temperature now act on the material ,

Durch die Erfindung wurde nachgewiesen, daß unter den erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen die an der Unterseite des Werkstücks austretende Plasmafackel befähigt ist, einerseits die Crackprodukte aus der Schnittfuge infolge ihrer Injektorwirkung in sich einzusaugen und andererseits infolge ihrer hohen Temperatur von mehreren Tausend Grad völlig zu zerlegen und in Anwesenheit des ebenfalls eingesaugten bzw. vorhandenen I)Uftsauerstoffs zu an sich unschädlichem CO2 und HpO zu verbrennen.By the invention it has been demonstrated that under the process conditions of the invention emerging on the underside of the workpiece plasma torch is capable on the one hand suck in the cracking products from the kerf due to their Injektorwirkung and on the other hand due to their high temperature of several thousand degrees completely disassemble and in the presence of the likewise sucked in or present I) oxygen from the outside to CO 2 and HpO, which is harmless in itself.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment:

Zum Schneiden von 3 wm dicken Polymethamethylacrylat-Platten wird eine Plasmaschneidanlage benutzt, deren düsengepolter Brenner mit 4- kW Leistung betrieben wird. Das Material hatFor the cutting of 3 wm thick Polymethamethylacrylat plates a plasma cutting machine is used, the nozzle-piloted burner is operated with 4 kW power. The material has

ie c kl ie c kl

kcalkcal

Tr-Λ ο ΤTr-Λ ο Τ

eine spezifische Wärme c = 0,3 und eine Wärmeleit_a specific heat c = 0.3 and a heat conduction_

fähigkeit j[= 0,16ability j [= 0.16

m.h.grdm.h.grd

Den erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen entsprechend-wird als Plasmagas ein Gemisch aus 65 - 70 % Argon und 30 - 35 % Wasserstoff in einer Gasmenge Q = 1,5 m-yh verwendet, die Schnittgeschwindigkeit mit V = 0,253 m/min eingestellt und der Düsenabstand während des gesamten Schneidvorgangs zwischen 0,2 und 0,5 mm gehalten, so daß die Entwicklung schädlicher Rauchgase bis auf 5 % der beim Laserschneiden entstehenden Menge reduziert wird. Die Schnittflächen sind dabei glaskar und gratfrei.According to the process conditions according to the invention, the plasma gas used is a mixture of 65-70 % argon and 30-35% hydrogen in a gas quantity Q = 1.5 m-yh, the cutting speed set at V = 0.253 m / min and the nozzle spacing during the held throughout the cutting process between 0.2 and 0.5 mm, so that the development of harmful fumes is reduced to 5 % of the resulting laser cutting amount. The cut surfaces are glass-clear and burr-free.

Claims (1)

Erfindungsanspruchinvention claim Verfahren zum Schneiden von Polymethylacrylaten, insbesondere von Polymethamethylacrylaben, unter Verwendung an sich "bekannter Piasmaschneidanlagen mit düsengepolten Plasmaschneidbrennern zur Erzielung glasklarer Schnittflächen und gratfreier Schnittkanten bei hoher Schnittleistung und geringer Rauchentwicklung, gekennzeichnet dadurch , daß im Gegensatz zur üblichen Plasmaschneidtechnik mit einem ungewöhnlich geringen Düsenabstand von 0,5 mtn» der mit einer Genauigkeit von etwa i 0,4 mm konstant einzuhalten ist, gearbeitet und als Plasmagas ein Gemisch aus 50 - 80 % Argon und 20 - 50 % Wasserstoff verwendet wird, wobei eine Gasmenge Q = K-g (1 + log (10 + P)), eine Brennerleistung ρ = K ♦ s und eine Schnittgeschwindigkeit V =Process for cutting polymethylacrylates, in particular polymethamethylacrylaben, using "known Piasmaschneidanlagen with jet-polished plasma cutting torch to achieve crystal clear cut surfaces and burr-free cut edges with high cutting performance and low smoke, characterized in that in contrast to the usual plasma cutting technique with an unusually small nozzle spacing of 0 , 5 mtn »is to be kept constant with an accuracy of about 0.4 mm, worked and as plasma gas a mixture of 50 - 80 % argon and 20 - 50% hydrogen is used, wherein a gas quantity Q = Kg (1 + log (10 + P)), a burner output ρ = K ♦ s and a cutting speed V = K °_L. einzustellen istK ° _L. is set
DD23221381A 1981-07-30 1981-07-30 PROCESS FOR CUTTING POLYMETHYL ACRYLATES DD200075A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT403688B (en) * 1992-11-02 1998-04-27 Lisec Peter METHOD AND DEVICE FOR CUTTING COMPOSITE GLASS

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT403688B (en) * 1992-11-02 1998-04-27 Lisec Peter METHOD AND DEVICE FOR CUTTING COMPOSITE GLASS

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