• English

♦ ขบวนการตัดด้วยแก๊สออกซิเจน

♦ ขบวนการตัดด้วยแก๊สออกซิเจน

Oxygen Cutting

           Oxygen cutting (OC) เป็นประเภทของการตัดที่ใช้ในการกำจัดเนื้อวัสดุที่หลอมละลายเมื่อได้รับอุณหภูมิสูงที่เกิดจากปฏิกิริยาคายความร้อนระหว่างออกซิเจนและชิ้นงานที่ตัด    ในกรณีที่เราใช้ตัดวัสดุที่มีความสามารถในการต้านทานการเกิดออกซิไดซ์ได้ดี จำเป็นต้องเติม flux ของสารเคมีหรือผงโลหะเข้าไปช่วย     OC  มีหลายประเภทได้แก่  Oxyfuel gas , Oxygen arc, Oxygen lance, Chemical  flux และ Metal Powder Cutting

Oxyfuel Gas Cutting (OFC)

           OFC เป็นกระบวนการกำจัดเนื้อโลหะที่ได้รับความร้อนจากปฏิกิริยาทางเคมีระหว่าง ออกซิเจนและโลหะที่ถูกตัดที่อุณหภูมิสูง และใช้เปลวไฟของแก๊สเชื้อเพลิงที่เผาไหม้กับออกซิเจนในการรักษาระดับของอุณหภูมิไว้    ในกรณีที่ตัดโลหะที่มีความสามารถในการต้านทานการเกิด Oxidation ได้ดี จะมีการเติม Chemical Flux หรือผงโลหะเข้าไปในกระแสของออกซิเจน

           หัวตัด OFC มีความสะดวกในการใช้งานและสามารถใช้ตัดแผ่นโลหะได้หนาถึง  2  m สามารถตัดได้เร็ว , ขอบของงานที่ตัดมีคุณภาพดี และมีราคาไม่แพง

หลักการทำงาน

           OFC จะใช้หัวตัดซึ่งปลายมีลักษณะเป็นคอคอด (Nozzle) โดยหัวตัดจะทำหน้าที่ให้ความร้อนเพื่ออุ่นชิ้นงาน (Preheat) โดยใช้เปลวไฟจากส่วนผสมของแก๊สเชื้อเพลิงและออกซิเจน จนทำให้ชิ้นงานเริ่มหลอมเหลวและเป่าโลหะที่หลอมเหลวออกไป   ลักษณะหัวตัดแสดงในรูปที่  1 และรูปที่ 2  ที่ปลายของหัวตัดจะมีรูอยู่รอบๆ เพื่อให้เปลวไฟออก  ส่วนรูตรงกลางจะใช้สำหรับป้อนออกซิเจน

Kerf

             ในกระบวนการ OC ขนาดความกว้างของส่วนที่เนื้อโลหะถูกตัดออกไปถูกเรียกว่า “Kerf” แสดงในรูปที่ 3 Kerf นี้จะใช้เป็นตัวระบุคุณภาพของการตัดซึ่งจะประกอบด้วยขนาดและความเป็นคมของขอบที่ถูกตัด

ในกระบวนการ OFC ความกว้างของ Kerf   จะขี้นอยู่กับ ขนาดรูของออกซิเจน, ชนิดของปลายหัวตัด (Tip) ที่ใช้ , ความเร็วในการตัด , อัตราการไหลของออกซิเจน และ ชนิดของแก๊สเชื้อเพลิงที่ใช้

           ในกรณีที่ชิ้นงานมีความหนาเพิ่มขึ้น จะต้องใช้อัตราการไหลของออกซิเจนมากขึ้น และขนาดของปลายหัวตัดใหญ่ขึ้นเพื่อให้สามารถรองรับอัตราการไหลที่เพิ่มขึ้นได้   ดังนั้นจึงทำให้ความกว้างของ Kerf มากขึ้น    ค่าความกว้างของ Kerf เป็นค่าที่ต้องระบุในแบบต่างๆ  โดยทั่วไป สำหรับแผ่นที่มีความหนามากถึง 50 mm ยอมให้เพิ่มขึ้นได้(+0.4 mm)

Drag

          เมื่อเราปรับพารามิเตอร์ที่หัวตัดจนกระทั่งลำของออกซิเจนเริ่มทะลุจากด้านบนจนออกที่ด้านล่างของ Kerf เราเรียกว่าตำแหน่งดังกล่าวว่า  “Zero Drag” ซึ่งตำแหน่งดังกล่าวจะเริ่มทำการเคลื่อนที่หัวตัดเพื่อทำการตัดโลหะ    ถ้าหากเราเพิ่มความเร็วในการตัดหรือลดอัตราการไหลของออกซิเจนลงจะทำให้ปริมาณของออกซิเจนที่จะเข้าไปทำปฏิกิริยากับโลหะในบริเวณด้านล่างของแผ่นโลหะลดลง   จะทำให้พื้นที่ด้านล่างของแผ่นโลหะขาดช้ากว่าด้านบนอันเนื่องมาจากการเกิดปฏิกิริยาในบริเวณดังกล่าวมีค่าต่ำกว่า   ดังนั้นเห็นลำของออกซิเจนที่ทะลุออกมาด้านล่าง อยู่ในแนวเยื้องกับด้านบน หรือเกิดตามหลังในทิศทางของการตัด เราเรียกระยะเยื้องดังกล่าวว่า “Drag”

          โดยทั่วไปจะแสดงค่าของ Drag ในรูปเปอร์เซ็นต์ของความหนาของชิ้นงานที่ถูกตัด เช่น Drag 10% หมายถึงแนวการตัดชิ้นงานที่สมบูรณ์ที่ด้านล่างมีระยะห่างจากด้านบนตามแนวทิศทางการตัด 10% ของขนาดความหนาของชิ้นงาน

          ในกรณีที่เราเพิ่มความเร็วในการตัดมากขึ้นโดยไม่มีการเพิ่มปริมาณออกซิเจนทำให้ Drag มีค่ามากขึ้นซึ่งจะทำให้คุณภาพของการตัดลดลง

           “Reverse Drag” จะเกิดขึ้นเมื่อมีการป้อนออกซิเจนเข้าไปมากเกินไปหรือความเร็วในการตัดต่ำเกินไปซึ่งจะทำให้คุณภาพของการตัดไม่ดี

ปฏิกิริยาทางเคมีของ OC

            OC นี้จะอ้างอิงโดยใช้ปฏิกิริยาของออกซิเจนบริสุทธิ์กับเหล็กเมื่ออุณหภูมิเผาไหม้สูงกว่า 870 oC ซึ่งเหล็กจะเกิดการออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วกับออกซิเจนเกิดปฏิกิริยาดังนี้

  1. Fe + O  ? FeO  + 247  kJ   :  ปฏิกิริยาที่  1
  2. 3Fe + 2O2  ? Fe3O4  + 1120  kJ   :  ปฏิกิริยาที่  2
  3. 2Fe + 1.5O2  ? Fe2O3  + 825  kJ   :  ปฏิกิริยาที่  3

การตัดโดยทั่วไปจะเป็นปฎิกริยาที่ 3

           สำหรับการปฎิบัติงานจริงค่าความหนาจริงที่จะตัดได้จะมีค่าน้อยกว่าค่าความหนาทางทฤษฎีประมาณ 40  mm  เนื่องจากว่าต้องใช้ออกซิเจนไปในการเป่าไล่เศษโลหะที่หลอมเหลวออกไป

ออกซิเจน

           ค่าความบริสุทธ์ของออกซิเจนที่ใช้ควรมีค่ามากกว่า 99.5 %  การลดความบริสุทธิ์ของออกซิเจนลงจะทำให้ประสิทธิภาพของการตัดลดลง เช่น การลดความบริสุทธิ์ของออกซิเจนลง 15% จะสิ้นเปลืองปริมาณในออกซิเจนในการตัด 25%   คุณภาพการตัดจะไม่ดีและสะเก็ดจากการตัดจะเกาะแน่นมากขึ้นและถ้าความบริสุทธิต่ำกว่า 95% จะเกิดการหลอดละลายรวมกันจนบริเวณที่ตัดไม่สามารถใช้งานได้

เชื้อเพลิงที่ใช้สำหรับการ Preheat

เปลวไฟที่ใช้สำหรับการ Preheat เพื่อเตรียมการการตัดจะทำหน้าที่ดังนี้

  1. เพิ่ม Temp ของโลหะจนถึงจุดติด (Ignition Point)
  2. เพิ่มปริมาณความร้อนให้แก่ชิ้นงานเพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดได้ดี
  3. เป็นตัวป้องกันไม่ให้ออกซิเจนทำปฏิกิริยากับบรรยากาศ
  4. กำจัดสิ่งแปลกปลอม เช่น สนิม, สี, สะเก็ด, ออกไป

            สำหรับการตัดที่ต้องการคุณภาพสูง ๆ ไม่จำเป็นต้องใช้ความร้อนสำหรับการ Preheat ที่สูงมาก ดังนั้นในเครื่องตัดส่วนใหญ่จะมีระบบควบคุมแก๊ส 2 ระบบคือ ให้ความร้อนที่มีความเข้มสูงในตอนเริ่มต้นทำการตัดและจะลดความเข้มลงในขณะทำการตัด เพื่อประหยัดเชื้อเพลิงและออกซิเจน นอกจากนั้นยังให้พื้นผิวที่ถูกตัดมีคุณภาพดีขึ้นด้วย

โดยทั่ว ๆ ไป เชื้อเพลิงต่างๆ ที่นำมาใช้กับออกซิเจนมีคุณสมบัติดังแสดงในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 คุณสมบัติของแก๊สเชื้อเพลิง

การเลือกใช้เชื้อเพลิง

ปัจจัยที่จะใช้ในการเลือกชนิดของเชื้อเพลิงสำหรับการ Preheat มีดังนี้

  1. เวลาที่ใช้ในการให้ความร้อน
  2. ผลกระทบที่จะเกิดกับความเร็วในการตัด,รูปร่างและการเซาะร่อง
  3. ผลกระทบต่อชิ้นงาน
  4. ค่าใช้จ่าย /หน่วยของเชื้อเพลิง
  5. ค่าใช้จ่ายของออกซิเจนที่ใช้ในการ Preheat
  6. เชื้อเพลิงนี้สามารถใช้ในกระบวนการอื่นๆที่เกี่ยวข้องได้หรือไม่
  7. ความปลอดภัยในการใช้งานและการเก็บรักษารวมทั้งการขนส่ง

อะเซทีลีน

           อะเซทีลีนถูกใช้แพร่หลายเพื่อเป็นเชื้อเพลิงสำหรับ OC นอกจากนั้นยังใช้ในกระบวนการเชื่อมด้วยเนื่องจากเปลวไฟให้อุณหภูมิที่สูง โดยการเผาไหม้ของอะเซทีลีนจากออกซิเจนจะให้เปลวไฟที่สั้นและบริเวณโคนด้านในมีความสว่าง   โดยจุดที่ร้อนที่สุดจะอยู่ที่ปลายสุดของกรวย และการเผาไหม้จะสมบูรณ์ที่ด้านนอกของเปลวไฟ เราสามารถใช้ลักษณะที่แตกต่างกันอย่างชัดเจนของเปลวไฟทั้งสอง ในการปรับอัตราส่วนระหว่างออกซิเจนและอะเซทีลีนเพื่อให้ได้เปลวไฟตามที่ต้องการดังรูปที่ 4  ได้แก่

“ Carburizing  Frame” 

            จะใช้อัตราส่วนของออกซิเจนต่ออะเซทิลีนประมาณ 1:1 ซึ่งจะใช้ในงานตัดด้วยมือ  ในกรณีที่มีลดอัตราการไหลของออกซิเจนลงจะทำให้จุดเริ่มต้นของเปลวไฟสว่างขึ้นซึ่งจะเห็นว่าแสดงว่าขนาดของเปลวไฟจะลดลง   ซึ่งบางครั้งใช้ในการตัดเหล็กหล่อ

ในกรณีที่ใช้ออกซิเจนมากกว่าปกติ  เปลวไฟด้านในจะสั้นลงและมีความเข้มมากขึ้นซึ่ง อุณหภูมิของเปลวไฟจะสูงสุดที่อัตราส่วน ออกซิเจนกับอะเซทิลีน ประมาณ 1.5 : 1

“Oxidizing trame”

           ใช้สำหรับช่วง Preheat และการตัดวัสดุที่หนามาก ๆ อุณหภูมิของเปลวไฟที่สูงนี้จะใช้สำหรับการเซาะร่อง ในการใช้งานอะเซทิลีนนั้นควรควบคุมค่าของความดันไม่เกิน 15  Psig ถ้าหากใช้ที่ความดันสูงกว่านี้จะไม่เสถียร

Methylacctylene – Propadienc Stabilized (MPS)

            MPS คือ ส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนหลายชนิด ซึ่งเมื่อเกิดการเผาไหม้จะให้อุณหภูมิที่สูงในเปลวไฟเริ่มแรก    การเกิด  Neutral flame จะใช้  MPS:Oxygen  1 : 2.5 และ อุณหภูมิของเปลวไฟจะมากที่สุดที่  1:3.5 ข้อได้เปรียบของ MPS คือใช้ในการตัดใต้ผิวน้ำได้ลึกกว่า  เนื่องจากก๊าซอะเซทิลีนจะใช้ได้ที่ความลึกไม่เกิน 6 m จากผิวน้ำ  เนื่องจากใช้ความดันได้ไม่เกิน15 Psig

แก๊สธรรมชาติ

            จะมีส่วนประกอบแตกต่างกันไปตามแหล่งกำเนิด  ซึ่งส่วนประกอบหลักจะได้แก่ มีเทน (CH 4)  สำหรับ Neutral flame ค่าอัตราส่วนของแก๊สธรรมชาติ : ออกซิเจน 1.5 : 1 ซึ่งจะมีอุณหภูมิของเปลวไฟต่ำกว่าอะเซทิลีน และมีความเข้มต่ำกว่าด้วย   แต่ลักษณะของ  Flame  ทั้ง 3 แบบ มีลักษณะไม่แตกต่างจากอะเซทิลีน มากนัก

โพรเพน

             มีการใช้มากในโรงงานต่าง ๆ เนื่องจากหาง่ายและให้ค่าความร้อนสูงกว่า  แก๊สธรรมชาติ  (ดังตารางที่  1)  ในการเผาไหม้นั้นจะใช้อัตราส่วน 4 – 4.5 : 1   มีสถานะเป็นของเหลวและสามารถขนส่งได้ง่าย

โพรพิลีน (Propylene)

จะใช้ที่อัตราส่วน 2.6:1 สำหรับ neutral flame และ 3.6:1 สำหรับ tempสูงสุดของเปลวไฟ

ข้อดีและข้อเสีย

OFC มีข้อดีและข้อเสียเมื่อเปรียบเทียบกับการตัดโลหะประเภทอื่น งานตัดโดยเลื่อย , งานกัด และการตัดโดยการอาร์ค

ข้อดี

  1. ตัดได้เร็ว
  2. ใช้ในการตัดรูปร่างที่ซับซ้อนที่ตัดโดยวิธีอื่นได้ยาก
  3. อุปกรณ์ OCF ที่ใช้มือตัดมีราคาต่ำกว่าเครื่องมือชนิดอื่น
  4. ง่ายต่อการพกพา
  5. ในการตัดสามารถเปลี่ยนทิศทางในการตัดได้รวดเร็วโดยใช้รัศมีต่ำ
  6. สามารถตัดชิ้นงานที่มีขนาดใหญ่ได้โดยการเคลื่อนที่ของหัวตัด
  7. ใช้สำหรับเตรียมขอบของแผ่นโลหะ , เซาะร่อง สำหรับการเชื่อม

ข้อเสีย

  1. ให้ค่าความแม่นยำกว่าการใช้เครื่องมือ (Machine tool)
  2. มีข้อจำกัดสำหรับการตัดโลหะบางประเภท เช่นเหล็กกล้าและเหล็กหล่อ
  3. เปลวไฟจากการตัดและเศษโลหะที่กระเด็นออกมาอาจเกิดไฟไหม้ได้
  4. ต้องมีระบบควบคุมควันพิษและระบบระบายอากาศที่ดี
  5. บริเวณที่ได้รับการตัดอาจจำเป็นต้องผ่านกรรมวิธีทางความร้อนเพื่อเพิ่มความแข็ง
  6. ควรมีการเพิ่มขั้นตอนพิเศษในการตัดสำหรับโลหะผสมสูง (High alloy steel) และเหล็กหล่อ

            อุปกรณ์ OFC ชนิดพื้นฐานมี 2 ชนิด คือ แบบตัดด้วยมือและใช้เครื่องตัด      ชนิดตัดด้วยมือ จะประกอบด้วยอุปกรณ์ต่าง ๆ ดังนี้

  1. หัวตัด
  2. ปลายหัวตัด (Cutting Tips) เพื่อตัดวัสดุที่ความหนาต่าง ๆ กัน
  3. ท่อแก๊สและเชื้อเพลิง
  4. ตัวควบคุมความดัน
  5. ถังแก๊สและถังเชื่อม
  6. อุปกรณ์ความปลอดภัย เช่น แว่นตา , ถุงมือ , เสื้อผ้ากันความร้อน
  7. คู่มือการใช้งานจากผู้ผลิต

หัวตัดมีหน้าที่ดังนี้

  1. ควบคุมอัตราการไหลและส่วนผสมของเชื้อเพลิงและออกซิเจน
  2. ควบคุมอัตราการไหลของออกซิเจน
  3. จ่ายแก๊สผ่านปลายหัวตัดให้เพียงพอต่อการ Preheat และการตัด  ซึ่งการควบคุมจะทำโดยผู้ใช้งานและการออกแบบหัวตัดและปลายหัวตัด  โดยหัวตัดจะมีหลายขนาดขึ้นอยู่กับความหนาของชิ้นงานที่ต้องการตัด   ส่วนปลายหัวตัดจะขึ้นกับชนิดของเชื้อเพลิงที่ใช้ และประเภทของงานที่จะตัด

หัวตัดมี 2 ประเภท คือ

  • Mixing type ออกซิเจนและเชื้อเพลิงสำหรับการ Preheat จะได้รับการผสมกันที่ภายในปลายหัวตัด (Tip)
  • Premix Type  ส่วนผสมจะได้รับการผสมกับภายในหัวตัดซึ่งแยกเป็น 2 ประเภท คือ
  1. Positive Pressure Type จะใช้กับแก๊สที่มีแรงดันสูงที่สามารถส่งเข้าสู่หัวตัดได้เอง
  2. Low Pressure Type หรือ Injector Type ใช้กับแก๊สที่มีแรงดันต่ำกว่า 2 Psig เช่น แก๊สธรรมชาติ โดยแก๊สจะถูกดึงผ่านคอคอด (Ventury)

            หัวตัดทั้ง 2 ประเภทแสดงในรูปที่ 1 ผู้ผลิตบางรายได้ออกแบบตัวผสม (mixer) เพื่อให้สามารถใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพทั้งแรงดันต่ำและแรงดันสูง ซึ่งตัวผสมดังกล่าวถูกเรียกว่า “Universal pressure Mixer”

ปลายหัวตัด(manual cutting tips)

            ปลายหัวตัด ถูกผลิตจากทองแดงผสมอัลลอยด์ ซึ่งจะมีหลายขนาดและหลายชนิดซึ่งจะถูกยึดที่ปลายหัวตัดด้วยน็อต  ที่ปลายหัวตัดจะมีรูเล็ก  ๆ สำหรับพ่นเปลวไฟ  สำหรับการ Preheat โดยจะอยู่รอบรู Orifice ของออกซิเจน  ขนาดของรูทั้งสองถูกออกแบบให้เหมาะสมกับโลหะความหนาต่าง ๆ  ดังต่อไปนี้

  • ปลายหัวตัดแบบมาตรฐาน (Standard cutting tip)   จะมีรูจ่ายออกซิเจน ลักษณะท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในคงที่ ซึ่งจะให้ออกซิเจนที่ความดัน 30-60 PSI
  • ปลายหัวตัดแบบความเร็วสูง (High speed cutting tip)   จะมีลักษณะของท่อเป็นแบบแคบไปกว้าง (Divergence) ออกซิเจนซึ่งจะใช้ออกซิเจนที่ความดัน 60-100 psi  โดยออกซิเจนจะวิ่งด้วยความเร็วสูงมาก  (Supersonic Velocity) ซึ่งปลายหัวตัดชนิดนี้จะใช้กับเครื่องตัดเท่านั้น   สำหรับความเร็วในการตัดโดยใช้ปลายหัวตัดแบบความเร็วสูง  ควรใช้ที่ความเร็วในการตัดมากกว่าปลายหัวตัดแบบมาตรฐาน  20 %

             โดยลักษณะของปลายหัวตัดแสดงในรูป  5.   ขนาดของรูจ่ายออกซิเจนจะต้องถูกออกแบบให้เหมาะสมกับชนิดของเชื้อเพลิง  ในขณะเดียวกันรูจ่ายเปลวไฟสำหรับการ Preheat จะต้องออกแบบให้สอดคล้องกับชนิดของเชื้อเพลิงด้วยและสามารถให้ความร้อนสำหรับการ Preheat ที่เพียงพอด้วย

ปลายหัวตัดจะมี  2 ประเภทคือ แบบชิ้นเดียวและแบบสองชิ้น ปลายหัวตัดถือเป็นอุปกรณ์สิ้นเปลืองและจะมีผลต่อประสิทธิภาพในการตัด  ดังนั้นการบำรุงรักษาที่ดีจะช่วยยืดอายุการใช้งานและรักษาประสิทธิภาพในการตัดให้คงที่   ในการบำรุงรักษาควรมีการเอาสะเก็ดต่าง ๆ ที่สะสมในช่องออกซิเจนและช่อง Preheat ออก เพื่อให้การตัดมีประสิทธิภาพที่ดี

ตัวควบคุมความดัน

            การตัดที่ดีนั้นนอกจากจะขึ้นอยู่กับการเลือกหัวตัด, ชนิดของเชื้อเพลิง, ปลายหัวตัดที่เหมาะสมแล้ว การเลือกตัวควบคุมความดันก็มีความสำคัญ ในการเลือกใช้ควรจะต้องเลือกให้เหมาะสมกับชนิดของแก๊สและความดันที่ใช้งาน

ระบบท่อ

           ท่อนำออกซิเจนและGas เชื้อเพลิง สำหรับ OFC จะเหมือนกับ OFW

อุปกรณ์อื่นๆ

           เช่นอุปกรณ์ความปลอดภัยต่างๆ ต้องมีการใช้งานในขณะปฏิบัติงาน

อุปกรณ์ทางกล

ปะกอบด้วย

1.   เครื่องจักรสำหรับใช้ในการเคลื่อนที่หัวตัดเพื่อตัดชิ้นงานในรูปแบบต่างๆ

2.   หัวจับหัวตัด (Torch Mounting) ต้องสามารถปรับตั้งได้

3.   แท่นวางชิ้นงานที่ใช้ตัด

4.   อุปกรณ์ช่วยในการยกแท่น

5.   อุปกรณ์ช่วยในการจุดไฟสำหรับการ Preheat  แบบอัตโนมัติ สำหรับกรณีเครื่องที่มีหลายหัวตัด

หัวตัดชนิดที่ใช้กับตัวเครื่อง (Machine Torch)

                มีลักษณะแสดงในรูปที่  7   โครงสร้างโดยทั่วๆไปจะคล้ายกับแบบมือจับ  แต่ที่ลำตัวของหัวตัดนี้จะมีการติดตั้งเฟืองสะพาน (Rack) เพื่อให้สามารถปรับหัวสูงและต่ำได้   หัวตัดชนิดที่มีท่อเข้า 2 ท่อ และ 3 ท่อ    โดยชนิดที่มีท่อเข้า 2 ท่อจะประกอบด้วยท่อเชื้อเพลิงและท่อออกซิเจน  ส่วนชนิดที่มีท่อเข้า 3 ท่อ จะประกอบด้วย เชื้อเพลิง , ออกซิเจนสำหรับ Preheat , ออกซิเจนสำหรับการตัด (จะมีตัวควบคุมความดันของออกซิเจน สำหรับตัดและสำหรับ Preheat  แยกกัน)

ปลายหัวตัดชนิดใช้กับเครื่อง

                ถูกออกแบบมาให้ใช้แรงดันได้สูงกว่าแบบ Manual  ซึ่งจะใช้แบบ 2 ชิ้น และท่อแบบ Divergent ซึ่งจะช่วยในการเพิ่มความเร็วของออกซิเจนเมื่อออกจาก Nozzle โดยใช้ตัดได้ที่ความหนาถึง 6  นิ้ว (150 mm)  และไม่ควรตัดที่ความหนามากกว่า  10 นิ้ว (250 mm)

ตัวควบคุมความดัน

                ในกรณีที่ใช้แก๊สธรรมชาติหรือโพรเพนในการ Preheat สำหรับการใช้เครื่องตัดจะมีการติดตั้งตัวควบคุมความดันแบบแรงดันสูงและต่ำรวมอยู่ในตัวเดียวกัน  เนื่องจากแก๊สชนิดนี้มีค่าความร้อนต่ำดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้อัตราการไหลที่มากขึ้น ในการ Preheat และใช้อัตราการไหลลดลงในขณะทำการตัดและเพื่อประหยัดค่าเชื้อเพลิง

รูปแบบการใช้งาน

OFC แบบ Manual จะใช้ตัดชิ้นงานที่มีค่าพิกัดความเผื่อ 0.8 – 1.6  mm   ที่ความหนา 3 -2,100 mm

วิธีปฏิบัติงานต่าง ๆ

                ในการใช้งานอุปกรณ์ OFC ควรจะต้องมีการศึกษาวิธีการประกอบและการใช้งานจากผู้ผลิต เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายที่จะเกิดจากอุปกรณ์ และเพื่อให้แน่ใจว่าใช้ได้อย่างถูกต้องและมีความปลอดภัย ดังนี้

ตัวควบคุมความดัน

                ควรมีการทำความสะอาดตัวควบคุมความดันของแก๊สและเชื้อเพลิงให้อยู่ในสภาพที่สมบูรณ์  ถ้าหากมีคราบน้ำมัน , จารบี หรือสิ่งแปลกปลอม  ในกรณีที่อุปกรณ์ชำรุดควรมีการซ่อมแซมก่อนการใช้งานโดยผู้ที่มีความชำนาญ   นอกจากนั้นท่อส่งควรจะอยู่สภาพที่ดีเพื่อให้สามารถจ่ายแก๊สและเชื้อเพลิงได้เพียงพอตามความต้องการของหัวตัด

Flashback และ Back Fire

Flashback คือการเผาไหม้ของเปลวไฟภายในหรือหลังห้องผสมของหัวตัด ซึ่งไม่ควรให้เกิดสภาวะดังกล่าว ในกรณีที่เกิดขึ้นให้ทำการปิด Value ออกซิเจนของหัวตัด และ Value ของเชื้อเพลิงทันที สำหรับสาเหตุของการเกิด จากการปรับให้ส่วนผสมที่ไม่มีความสมดุล ซึ่งทำให้เปลวไฟที่ติดอยู่ที่ปลายหัวเชื่อม ย้อนกลับตามก๊าซ เข้าสู่หัวเชื่อม และระเบิดอยู่ภายในหัวเชื่อม หรือที่เรียกว่า แฟลชแบ็ก (Flashback)  หรืออาจเกิดจากปลายหัวตัดที่มีความร้อนสูง

                Backfire  คือสภาวะที่ไฟเกิดการอ่อนตัวลงของเปลวไฟชั่วขณะในขณะที่ไหลเข้าสู่ปลายหัวตัด สำหรับวิธีแก้ไขควรทำการซ่อมหรือทำความสะอาดหัวตัดและ/หรือปลายหัวตัด

การใช้งานหัวตัด

                วิธีปฏิบัติที่นิยมใช้คือค่อยๆ เปิด Value แก๊สอย่างช้าๆ และทำการจุดแก๊สด้วยตัวจุดประกายไฟ (Spark Lighter)  จากนั้นจะทำการปรับแก๊สเชื้อเพลิงจนปลายเปลวไฟมีลักษณะนิ่ง จากนั้นจะทำการเปิดวาส์วของออกซิเจนสำหรับการ Preheat อย่างช้าๆ จนกระทั่งได้เปลวไฟในลักษณะที่ต้องการ สำหรับความเข้มของเปลวไฟสามารถปรับโดยการเพิ่มหรือลดปริมาณแก๊สทั้งสองอย่างช้า ๆ

การปรับแต่งเปลวไฟ

                ความร้อนที่ใช้ในการตัดจะขึ้นอยู่กับประเภทของเปลวไฟ ซึ่งเปลวไฟมี 3 ลักษณะ สามารถปรับที่วาล์วของหัวตัดได้ดังนี้

  • เปลวไฟแบบ  Carburizing ของอะเซทิลีน, MPS , หรือโพรพิลีน สามารถสังเกตได้จากลักษณะของเปลวไฟหลัก จะมีหางหรือมีสีเหลืองส้มที่เปลวไฟรอง  และในกรณีที่ใช้เชื้อเพลิงเป็นโพรพิลีน , โพรเทน และแก๊สธรรมชาติ เปลวไฟหลักจะมีลักษณะกลมและยาว  เปลวไฟแบบนี้จะทำให้ผิวของวัสดุที่ถูกตัดเรียบ และใช้ในการตัดแผ่นโลหะที่บางที่วางซ้อนๆ กัน
  • เปลวไฟแบบ  Neutral  ของอะเซทิลีน, MPS , หรือโพรพิลีน สามารถสังเกตได้จากเปลวไฟหลัก จะมีลักษณะคมและมืด เปลวไฟรองจะมีสีฟ้าจางๆ นิยมใช้ในการตัดส่วนใหญ่
  • เปลวไฟแบบ  Oxidizing  ของอะเซทิลีน และ MPS  สังเกตได้จากเปลวไฟหลักจะมีสีจางและเล็ก  เปลวไฟรองจะมีลักษณะและจะมีเสียงคล้ายนกหวีด

             ในกรณีที่ใช้ โพรเทน , โพรทีลีน และแก๊สธรรมชาติ เปลวไฟหลักจะยาวกว่าและมีความคมน้อยกว่าและมีสีจางกว่า  การตัดแบบนี้จะตัดได้เร็วแต่ให้คุณภาพผิวไม่ดีโดยทั่วๆไปจะใช้ในการเจาะ

ขั้นตอนการปฏิบัติงานสำหรับการตัด

การตัดด้วยมือ (Manual Cutting)   จะมีหลายวิธีที่จะใช้โดยเริ่มจากบริเวณขอบของชิ้นงาน

            ซึ่งวิธีที่นิยมใช้กันแพร่หลายที่สุดวิธีหนึ่งคือให้จุดกึ่งกลางของเปลวไฟ Preheat อยู่ที่ขอบของชิ้นงาน และให้ฐานของเปลวไฟอยู่เหนือชิ้นงาน 1.5 – 3 mm  จนเมื่อขอบด้านบนของชิ้นงานมีสีเหลืองแดง จะเริ่มทำการเปิดวาส์วของออกซิเจนที่ใช้ในการตัดและเริ่มทำการตัด

            วิธีที่สอง  จะให้ขอบของชิ้นงานอยู่ที่กึ่งกลางเปลวไฟ โดยที่วาล์วออกซิเจนที่ใช้ตัดถูกเปิดไว้แล้ว   เมื่อโลหะมีสีเหลืองแดงจะเริ่มทำการเปิดตัด  วิธีนี้จะทำให้สิ้นเปลืองออกซิเจนและเริ่มทำการตัดได้ยากกว่าวิธีแรก  วิธีนี้ใช้ตัดวัสดุที่บาง ๆ โดยจะใช้เวลาในการ Preheat สั้น

            วิธีที่สาม จะให้ปลายของหัวตัดอยู่เหนือวัสดุที่จะทำการตัด  และให้ทำการ Preheat จนชิ้นงานมีค่าอุณหภูมิถึงจุด Kindling Temperature จากนั้นโลหะที่หลอมเหลวจะถูกเป่าออกไป

            โดยออกซิเจน วิธีนี้จะมีข้อดีคือให้ขอบชิ้นงานที่ตัดเรียบในขณะที่เริ่มทำการตัดในขณะทำการตัดควรมีให้หัวตัดมีการเคลื่อนที่อย่างช้า ๆ และผู้ตัดควรรักษาระยะระหว่างหัวตัดกับชิ้นงานให้คงที่

            ในกรณีที่แผ่นโลหะมีความหนาตั้งแต่  0.5  นิ้ว ขึ้นไป ควรให้หัวตัดตั้งฉากกับชิ้นงาน และกรณีที่แผ่นโลหะบางสามารถเอียงหัวตัดในขณะตัดได้

?การตัดโดยใช้เครื่อง (Machine Cutting)

                การเริ่มและสิ้นสุดกระบวนการจะมีลักษณะเหมือนกับการตัดด้วยมือ อย่างไรก็ตามควรมีการปรับให้ถูกต้องมากขึ้นในกรณีที่ตัดด้วยความเร็วสูงและต้องการคุณภาพของรอบตัดที่ดี ซึ่งสามารถเลือกขนาดของปลายหัวตัดที่ใช้สำหรับตัดโลหะที่ความหนาต่างๆ กันได้จากตารางที่ผู้ผลิตให้มา   นอกจากนั้นยังมีค่าจากพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น เชื้อเพลิงที่เริ่มใช้, ความดันของออกซิเจน,ความเร็วในการตัด แนะนำไว้ด้วยเช่นกัน  ดังแสดงในตารางที่2 นอกจากนั้นการปรับตั้ง Regulator  ก็มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพของการตัดเช่นกัน

ตารางที่  2

การตัดแบบงานหนัก (Heavy Cutting)

                การตัดแบบนี้จะใช้ตัดวัสดุที่มีความหนามากกว่า 12 นิ้ว (300 mm)  ซึ่งวิธีในการตัดจะเหมือนกับการตัดวัสดุที่บาง  แต่ในกรณีที่ชิ้นงานมีความหนา 12 – 60 นิ้ว (300 – 1525 mm) จำเป็นต้องใช้หัวตัดชนิดที่ใช้งานหนัก (Heavy – Duty Torch)  ซึ่งจะมีการเพิ่มอัตราการไหลของออกซิเจนสำหรับการ Preheat และการตัด   ในขณะเดียวกันจะต้องลดความเร็วในการตัดลงเมื่อค่าความหนามีค่าเพิ่มขึ้น

                การตัดแบบงานหนักนั้นตัวแปรที่สำคัญที่สุดคือ อัตราการไหลของออกซิเจน   ซึ่งค่าแรงดันจะอยู่ในช่วง  10 – 25  psi  เมื่อวัดที่หัวตัด โดยทั่วไปนั้นค่าปริมาณออกซิเจนที่ต้องการต่อหนึ่งหน่วยความหนาของวัสดุที่ถูกตัด คือ 80 – 125 FI3/in ( 89 -139  Litre ของออกซิเจน/ mm)

ตารางที่  3  ค่าความต้องการออกซิเจนที่ใช้สำหรับการตัดแบบใช้งานหนัก

ในกรณีที่ใช้ตัดชิ้นงานโดยหัวตัดอยู่ในแนวราบจำเป็นต้องเพิ่มความดันของออกซิเจนเพื่อช่วยในการเป่าเศษสะเก็ดโลหะออกจากบริเวณที่ทำการตัด

                ค่าความเร็วสำหรับการตัดในช่วง 2-6 in/min  (0.85 – 2.5 mm/s) จะสามารถในช่วงความหนาต่างๆที่แสดงไว้ในตารางที่  3 ได้

                โดยปกติแล้วการตัดในลักษณะนี้จะเกิดสะเก็ดที่บริเวณผิว ดังนั้นจะมีเทคนิคในการเริ่มต้นตัดแตกต่างจากการตัดวัสดุบาง  ซึ่งจะเริ่มตัดโดยใช้ความเร็วที่ช้ากว่า   รูปที่ 8   แสดงถึงวิธีการเริ่มตัด

                ในรูป (A) จะเป็นวิธีการเริ่มต้นการตัดที่ถูกต้องโดยจะให้เปลวไฟที่ใช้สำหรับการ Preheat กระจายไปยังด้านต่าง ของชิ้นงานด้วย ในรูป (B) ,(C), (D), (E), และ (F)  แสดงปัญหาที่เกิดจากวิธีการปฏิบัติงานและไม่ถูกต้อง

โดยทั่ว ๆ ไปแล้วการจะตัดได้อย่างสมบูรณ์ควรจะมีสภาวะต่าง ๆ ดังนี้

  1. มีแก๊สจ่ายได้เพียงพอที่จะทำการตัดได้ทั้งชิ้นเนื่องจากการเริ่มต้นที่จะทำการตัดใหม่ที่ตำแหน่งภายในชิ้นงานทำได้ยากมาก
  2. ขนาดของอุปกรณ์ต่าง ๆ มีความแข็งแรงเพียงพอกับการตัดงานแบบหนัก
  3. ผู้ใช้ต้องมีความชำนาญ

?การตัดแบบซ้อนทับกัน (Stack cutting)

                จากข้อมูลในตารางของเครื่อง OFC ค่าความเร็วและแก๊สที่ต้องการจะแสดงในรูปของความหนาของชิ้นงาน โดยที่อัตราความสิ้นเปลืองแก๊สต่อหนึ่งหน่วยความหนาจะลดลงเมื่อความหนาของชิ้นงานมีค่าเพิ่มขึ้น ดังนั้นค่าใช้จ่ายในการตัดต่อหน่วยความหนาจะลดลงเมื่อเราเพี่มความหนาของชิ้นงานขึ้น

                เราสามารถลดค่าใช้จ่ายในการตัดโดยแทนที่จะทำการตัดครั้งละ 1 แผ่น ก็จะใช้วิธีการวางแผ่นโลหะซ้อนกัน วิธีนี้นิยมใช้ในกรณีที่โลหะมีความหนาต่ำกว่า 0.25 นิ้ว ( 6 mm)  แต่ไม่ควรเกิน 0.5  นิ้ว  (13 MM) เนื่องจากจะเกิดความยุ่งยากในการบีบแผ่นชิ้นงานให้แน่น    รูปที่  10   แสดงลักษณะการตัดแบบซ้อนทับกัน    นอกจากนั้นยังสามารถใช้วิธีนี้สำหรับการตัดวัสดุที่มีความหนาต่ำ ๆ ซึ่งไม่สามารถที่จะตัดโดยใช้ OFC แบบธรรมดาได้ โดยทั่วไปนิยมใช้กับวัสดุที่หนาตั้งแต่ 0.9 mm  ขึ้นไป วิธีนี้จะใช้แทนการปั้มโลหะซึ่งจะมีค่าใช้จ่ายสูง

                ในการตัดวิธีนี้จำเป็นต้องมีการทำความสะอาดผิว, สนิม, สี, สะเก็ดต่าง ๆ ออกและต้องมีการบีบแต่ละแผ่นเข้าด้วยกันให้แน่นเพื่อให้ขอบของชิ้นงานที่ตัดมีคุณภาพที่ดี  ค่าความหนารวมที่สามารถใช้ได้สำหรับการตัดแบบซ้อนทับกันนี้ถูกกำหนดโดยค่าพิกัดความเผื่อ (Tolerance) ที่ต้องการและความหนาของแผ่นบนสุดดังนี้

  • พิกัดความเพื่อประมาณ 0.8 mm ที่ค่าความหนารวมไม่เกิน 50 mm
  • พิกัดความเพื่อประมาณ =1.6 mm ที่ค่าความหนารวมไม่เกิน 100 mm

ค่าความหนารวมสูงสุดไม่ควรเกิน 150 mm

                 ในกรณีที่ความหนารวมน้อยกว่า 5 mm  ควรใช้แผ่นโลหะประเภทอื่นที่มีความหนา  6 mm วางด้านบน เพื่อให้ขอบของชิ้นงานที่ต้องการตัดมีคุณภาพที่ดี

การเตรียมขอบของชิ้นงานแบบต่างๆ

            ในการเตรียมขอบของแผ่นโลหะเพื่อรองรับการเชื่อมสามารถทำได้โดยวิธี OFC หรือใช้การเซาะร่อง ดังวิธีต่อไปนี้

ขอบลาดเอียง (Plate Bevelling)

            เป็นการตัดในลักษณะขอบลาดเอียง สามารถทำได้โดยใช้หัวตัดหัวเดียวหรือหลายหัวเพื่อทำการตัดได้ในครั้งเดียวกัน   คุณภาพของรอยตัดจะมีคุณภาพที่ดีในกรณีที่การตัดทำด้วยเครื่อง

เนื่องจากสามารถที่จะควบคุมระยะจากปลายหัวตัดกับชิ้นงานได้แม่นยำ

จากรูป 12  ถ้ามุมเอียงจากแนวดิ่ง (Bevel angle) น้อยกว่า 15o  จะเสียพลังงานในการ Preheat น้อยและถ้ามากกว่า  15o  จะเสียพลังงานมากขึ้นตามลำดับ    ในกรณีที่เราต้องการมุมเอียงมากกว่า 30” และแผ่นโลหะมีความหนามาก ๆ จะต้องใช้ปลายหัวตัดชนิดพิเศษในการตัด

                คุณภาพของพื้นผิวที่ทำการตัดจะมีคุณภาพดีในกรณีที่ตัดด้วยความเร็วต่ำ  ดังนั้นควรลดความร้อนสำหรับการ Preheat  ลงเพื่อป้องกันการหลอมละลายจากด้านบนเข้าสู่บริเวณผิวหน้าของโลหะที่ถูกตัด

                รูปที่  12  ค่าของ A, B จะถูกควบคุมด้วยความหนาของชิ้นงาน, ขนาดของปลายหัวตัดและความเร็วในการตัด  ในกรณีที่ค่าของ A และ /หรือ B  มีค่ามากเกินไปจะก่อให้เกิดผิวตัดที่หยาบและมีสะเก็ดเกาะที่ผิวด้านล่างของขอบชิ้นงานที่ตัด

การเซาะร่อง (Gouging)

                การเซาะร่องโดยใช้ OFC จะนิยมใช้กับโลหะที่มีความหนาไม่เกิน 1 นิ้ว(25 mm) ซึ่งจะใช้ในการเลาะรอยเชื่อมที่บกพร่องออกและนำไปทำการเชื่อมใหม่  การเซาะร่องนั้นโดยปกติจะต้องใช้ปลายหัวตัดชนิดพิเศษที่สามารถให้ความร้อนในการ preheat ได้มาก  และรูของออกซิเจนตรงกลางจะต้องทำให้เกิดการไหลของออกซิเจนแบบปั่นป่วน( Turbulence Flow)   นอกจากนั้นมีปัจจัยอื่น ๆ ที่จะกำหนดรูปร่างของร่อง ได้แก่  ความเร็วในการตัด , มุมของปลายหัวตัด, ความดัน, ปริมาณความร้อนที่ใช้ Preheat และขนาดของปลายหัวตัด

การตัดใต้ผิวน้ำ (Underwater Cutting)

                การตัดใต้ผิวน้ำที่นิยมใช้กันมี 2 ประเภทคือ OFC และ OAC    หัวตัดที่ใช้ตัดใต้ผิวน้ำนั้นเชื้อเพลิงและออกซิเจนจะถูกผสมเข้าด้วยกันและเผาไหม้เพื่อเกิดเป็นเปลวไฟสำหรับการ Preheat และใช้ออกซิเจนในการเป่าโลหะที่หลอมละลายออกไป      นอกจากนี้หัวตัดจะมีการจ่ายอากาศอัดให้เป็นฟองบริเวณรอบ  ๆ ปลายหัวตัด  เพื่อช่วยให้เปลวไฟสำหรับการ Preheat  มีความสม่ำเสมอและไล่น้ำออกไปจากบริเวณที่ตัด  แสดงในรูปที่ 13  นอกจากนั้นยัง หัวตัดแบบนี้จะต่อกับท่อ 3 ชนิดได้แก่ อากาศอัด, เชื้อเพลิง, และออกซิเจน  สำหรับอุปกรณ์เพิ่มเติมจะถูกติดอยู่ที่ปลายหัวตัด เพื่อควบคุมการเกิดฟองอากาศและในการปรับจะทำการปรับจนกระทั่งเปลวไฟ Preheat มีระยะเหมาะสมกับชิ้นงานที่ถูกตัด

การที่หัวตัดมีความยาวน้อยเพื่อใช้ลดแรงกระทำของอากาศอัดและออกซิเจนต่อน้ำที่ล้อมรอบอยู่

                ในกรณีที่ตัดในบริเวณที่ลึก  จำเป็นต้องเพิ่มความดันของแก๊สประมาณ 0.5   psi  ต่อทุก ๆ ความลึกที่เพิ่มขึ้น 12 นิ้ว  เพื่อที่จะชดเชยกับความดันของน้ำที่เพิ่มขึ้นและแรงเสียดทานจากท่อที่ยาวเพิ่มขึ้นโดยปกติจะใช้ MPS, โพรพิลีน , ไฮโดรเจน เพื่อเป็น Preheat แก๊ส  เนื่องจากใช้ในช่วงความลึกต่างๆ ได้ดี ไม่นิยมใช้ อะเซทิลีน ที่ความลึกมากกว่า 6 m เนื่องจากค่าความดันที่ปลอดภัยไม่ควรเกิน 15  psig

คุณภาพของรอยที่ได้รับการตัด

จะขึ้นอยู่กับความต้องการใช้งานซึ่งคุณภาพของรอยตัด ได้แก่

  1. มีมุมถูกต้อง
  2. มีผิวที่เรียบ
  3. มีขอบที่คม
  4. มีค่าพิกัดความเผื่อ (Tolerance) ต่ำ
  5. มีการติดของสะเก็ดที่ผิวชิ้นงานต่ำ
  6. ไม่มีรอยแตกที่ผิว

ค่าพิกัดความเผื่อที่ต่ำๆจะมีค่าอยู่ระหว่าง 0.8–1.6 mm สำหรับวัสดุที่ความหนาไม่เกิน 51 mm  คุณภาพของรอยตัดจะขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ซึ่งปัจจัยที่มีความสำคัญได้แก่

  1. ชนิดของโลหะ
  2. ความหนาของโลหะ
  3. คุณภาพของโลหะ
  4. สภาพของผิวโลหะ
  5. ความเข้มของ Preheat แก๊สและอัตราส่วนเชื้อเพลิงกับอากาศ
  6. ขนาดและรูปร่างของรู Orifice ของออกซิเจนที่ใช้ตัด
  7. ความบริสุทธิ์ของออกซิเจน
  8. อัตราการไหลของออกซิเจน
  9. ความเรียบ และความสะอาดของรู Nozzle
  10. ความเร็วที่ใช้ในการตัด

วัสดุต่าง ๆ ที่ใช้ในการตัด

                ในการตัดโลหะส่วนใหญ่ จะใช้ตัดด้วยออกซิเจน (OC)  สำหรับโลหะผสมและสแตนเลส อาจจำเป็นต้องใช้ตัดแบบ  OFC ชนิดพิเศษ โดยการพ่น flux หรือผงช่วยในการตัดซึ่งเป็นกระบวนการตัดโดยการอาร์คชนิดหนึ่ง

เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าประสมต่ำ (Carbon และ Low Allay Steel)

                เหล็กกล้าคาร์บอนสามารถใช้ตัดได้โดยกระบวนการ OFC  ดังแสดงในตารางที่ 2  ซึ่งแสดงค่าของอัตราการไหลของแก๊ส และความเร็วในการตัด จากตารางมีข้อสังเกตว่าความหนาสูงสุดที่จะตัดได้คือ 12 นิ้ว (300 mm) ในกรณีที่ความหนามากกว่า 12 นิ้ว (300 mm) จะถือว่าเป็นการตัดแบบใช้งานหนัก

ผลกระทบของส่วนผสมต่าง ๆ

                ส่วนผสมต่างๆในโลหะผสมมีผลกระทบ   2 อย่างต่อกระบวนการ OC ได้แก่ ทำให้โลหะตัดได้ยากมากขึ้น หรือ/และ ทำให้โลหะมีความแข็งแรงมากขึ้น  ตารางที่  4  แสดงผลกระทบจากส่วนผสมประเภทต่าง ๆ   ปริมาณความร้อนจำนวนมากจะถ่ายเทเข้าไปยังผนังของชิ้นงานที่ถูกตัด  ซึ่งจะเพิ่มอุณหภูมิให้สูงมากขึ้น และเมื่อหัวตัดได้วิ่งผ่านจุดดังกล่าวไปแล้วจะทำให้มีการเย็นตัวอย่างรวดเร็วและมีผิวที่แข็งขึ้น

การทำ Preheat และ Postheat

                โลหะที่จะใช้ตัดอาจจะต้องมีการทำ Preheat ก่อน  เพื่อจะให้มีคุณสมบัติทางกลและทางโลหะวิทยาเหมาะสมหรือเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการตัด   จุดประสงค์ในการทำ Preheat มีดังนี้

1. เพิ่มประสิทธิภาพในการตัดได้โดยการเพิ่มความเร็วในการตัดซึ่งจะสามารถลดปริมาณออกซิเจนและเชื้อเพลิงสำหรับการตัด

2. ทำให้อุณหภูมิของโลหะไม่แตกต่างกันมากในระหว่างการตัด ซึ่งจะช่วยกำจัดความเค้นในขณะเย็นตัวลง ซึ่งจะช่วยลดการบิดตัวของโลหะ

3. ป้องกันไม่ให้ผิวโลหะแข็งขึ้นในขณะที่เย็นตัวลง

4. ช่วยลดการเคลื่อนที่ของคาร์บอนไปยังบริเวณผิวหน้าของโลหะที่ถูกตัด   ช่วงอุณหภูมิที่ใช้ในการ Preheat โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 90-700 oC ขึ้นอยู่กับขนาดและชนิดของโลหะที่ทำการตัด เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าประสมต่ำ โดยทั่วไปจะถูกให้ความร้อนในช่วง 200 – 350 oC  และอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจากปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนและเหล็ก

                ข้อสำคัญในการ Preheat คือควรควบคุมอุณหภูมิให้สม่ำเสมอตลอดหน้าตัด ถ้าหากว่าอุณหภูมิที่ผิวนอกมีค่าต่ำกว่าภายในจะเกิดช่องว่างภายใน ซึ่งจะทำให้คุณภาพของผิวที่ตัดไม่ดี

หรือเกิดสะเก็ดขึ้นที่ผิว

                ในกรณีที่ถ้าทำการ Preheat ในเตาอบควรเริ่มต้นทำการตัดให้เร็วที่สุดหลังจากที่ได้นำออกมาจากเตา  และถ้าในกรณีที่เตามีขนาดเล็กไม่สามารถอบชิ้นงานทั้งชิ้นได้ควรทำการ Preheat ในบริเวณใกล้เคียงกับจุดที่จะทำการตัด

                ชิ้นงานที่ได้รับการตัดแล้วสามารถนำไปผ่านกระบวนการ การอบอ่อน(annealing) , การอบปกติ (Normalizing) หรือกระบวนการลดความดัน โดยกระบวนการ Post heat  ซึ่งอาจทำโดยใช้ความร้อนจากหัวตัดให้ความร้อนแก่ชิ้นงาน

Cast Iron

                เหล็กหล่อสามารถตัดได้โดยให้หัวตัดเคลื่อนที่ในรูปแบบแกว่งไปมาในลักษณะตามรูปที่16  ลักษณะของการแกว่งตัวจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความหนาของชิ้นงาน และปริมาณของคาร์บอนที่ผสมอยู่   การตัดในลักษณะนี้จะทำให้มีช่องว่างที่เกิดจากการตัด (Kerf) กว้างและมีผิวหน้าที่หยาบ    สำหรับปลายหัวตัดที่ใช้จะมีขนาดใหญ่กว่าเพื่อรองรับอัตราการไหลที่เพิ่มขึ้นและในการตัดจะใช้เปลวไฟแบบ Carburizing

โลหะที่มีความสามารถทนทานต่อการเกิด Oxidation

                การเติมโลหะผสมลงในโลหะจะช่วยให้มีความสามารถในการต้านทานการเกิดปฏิกฺริยาออกซิเดชั่นได้ดีขึ้น  ซึ่งจะทำให้ตัดได้ยากขึ้น เราสามารถประยุกต์ใช้กระบวนการตัดโดยใช้ออกซิเจนได้หลายวิธีซึ่งอาจทำให้มีสะเก็ดโลหะเกิดขึ้นที่ผิวหน้าที่ทำการตัด  เช่น

  1. การแกว่งหัวตัด
  2. การใช้แผ่นโลหะวางด้านบน
  3. Wire Feed
  4. Powder Cutting
  5. Flux Cutting

สำหรับรายละเอียดของวิธีการตัดในแต่ละวิธีมีดังนี้

การแกว่งหัวตัด (Torch Oscillation)

                การตัดโดยวิธีนี้จะต้องทำการ Preheat ชิ้นงานให้ทั่วตลอดความหนาจนกระทั่งโลหะมีสีแดง จึงเริ่มทำการตัดโดยให้หัวตัดเคลื่อนที่ในลักษณะแกว่งไปมา

การใช้แผ่นโลหะวางด้านบน  (Waster Plate)

                การตัดแบบนี้จะหนีบแผ่นเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ (Low Cargon Steel) ที่ผิวด้านบนของวัสดุที่ทำการตัด  และจะเริ่มทำการตัดที่ Waster Plate ซึ่งความร้อนจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของ Waster Plate จะถูกส่งผ่านไปยังผิวของชิ้นงานที่ทำการตัดเพื่อช่วยในการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดนชั่น และออกไซด์ของเหล็กจากเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำจะช่วยในการชะล้างออกไซด์ที่ไม่ไหม้ไฟของโลหะที่ถูกตัด    วิธีนี้มีข้อเสียคือ มีค่าใช้จ่ายของ Waster Plate , เสียเวลาในการเตรียมการตัด, ความเร็วในการตัดช้า . คุณภาพผิวที่ตัดได้หยาบ

Wire Feed

                การตัดโดยวิธีนี้จะทำการป้อนเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก     เข้าไปยังหัวตัดอย่างต่อเนื่องที่เปลวไฟสำหรับ  Preheat ชิ้นงาน  ซึ่งลวดจะหลอมละลายอย่างรวดเร็วเข้าไปยังผิวหน้าของโลหะผสม ซึ่งผลที่ได้ของปฏิกิริยาที่เกิดจะคล้ายกับการใช้  Waster Plate

ในส่วนของอัตราการสิ้นเปลืองลวดต้องสัมพันธ์กับปริมาณออกซิเจนที่เหลือพอสำหรับการตัดโดยจะหาได้จากการทดลองทำการตัด ในการตัดโดยใช้วิธีนี้จำเป็นต้องติดตั้ง Guide สำหรับป้อนลวด, มอเตอร์ขับตัวป้อนลวดเข้ากับหัวตัดด้วย

Metal Powder Cutting (POC)

                วิธีนี้จะทำการป้อนผงโลหะเข้าสู่หัวตัด โดยทั่วไปนิยมใช้เหล็กผสมกับอลูมิเนียม ซึ่งผงโลหะจะช่วยเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชั่นและช่วยหลอมละลายวัสดุที่ตัดได้ยาก   ผงโลหะอาจทำการป้อนเข้าสู่ปลายหัวตัดโดยตรงหรือใช้การพ่นจากภายนอกก็ได้   ซึ่งผงโลหะจะถูกป้อนเข้าไปในช่องว่างที่ได้รับการตัด (Kerf)   ปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นจะช่วยให้ออกไซด์ของโลหะในบริเวณพื้นที่ที่ได้รับการตัดมีการไหลได้ดีและถูกเป่าออกไปได้ง่าย    อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับจ่ายผงโลหะสำหรับกระบวนการ POC โดยทั่วไปมี 2 ชนิด คือ

  1. Vibratory Type จะทำการติดตั้ง Vibrator เพื่อควบคุมการไหลของผงโลหะภายใน Hopper ซึ่งปริมาณการไหลจะขึ้นอยู่กับความแรงของการสั่นของ Vibrator
  2. Pneumatic Type  จะมีท่อลมติดตั้งอยู่ใต้ถังซึ่งผงโลหะจะถูกจ่ายพร้อมกับลมเพื่อเข้าสู่หัวตัด   หัวตัดชนิดตัดด้วยมือสำหรับกระบวนการ POC ต้องได้รับการออกแบบเฉพาะ  โดยจะทำการผสมออกซิเจนกับเชื้อเพลิงเพื่อจ่ายเข้าสู่ปลายหัวตัดที่มีท่อของผงโลหะต่อร่วมอยู่ด้วย ซึ่งผงโลหะจะถูกป้อนเข้าสู่ปลายหัวตัดโดยใช้ลม

Flux Cutting

กระบวนการนี้นิยมในการตัดสแตนเลส   ซึ่ง Flux จะไปทำปฏิกิริยากับออกไซด์ของโลหะต่างๆ ที่ผสมลงไป เช่น โครเมียม, นิกเกิ้ล  ซึ่งจะไปสร้างสารประกอบที่มีจุดหลอมเหลวใกล้เคียงกับออกไซด์ของเหล็ก    ในการเติม Flux จะใช้อุปกรณ์พิเศษทำการป้อน Flux เข้าไปในบริเวณ Kerf  ซึ่งทำให้ค่าความเร็วในการตัดมีค่าสม่ำเสมอใกล้เคียงกับความเร็วที่ใช้ในการตัดเหล็กกล้าคาร์บอน โดยไม่จำเป็นต้องเคลื่อนที่หัวตัดในลักษณะแกว่งไปแกว่งมา   แต่ขนาดของปลายหัวตัดและปริมาณออกซิเจนที่ใช้จะมากขึ้น

Flux Cutting Equipment

                จะใช้ชุดป้อน Flux ซึ่งจะมีการป้อนออกซิเจนผ่านชุดป้อนพร้อมกับ Flux เข้าสู่หัวตัดโดยผ่านท่อและไหลออกจากปลายหัวตัดโดยไหลผ่าน  Orifice ของท่อออกซิเจนที่ปลายหัวตัด

Oxygen Lance Cutting  (LOC)

                เป็นกระบวนการตัดที่มีการจ่ายออกซิเจนผ่านท่อซึ่งจะมีความยาวลดลงเรื่อยๆในขณะที่ทำการตัด  ในช่วงแรก ๆ กระบวนการ LOC จะใช้ท่อเหล็กดำแบบธรรมดา

                ในตอนเริ่มต้นกระบวนการจะใช้ความร้อนจากเปลวไฟของ Oxyfuel Gas ที่ปลายท่อจนมีสีแดงจากนั้นจะเริ่มจ่ายออกซิเจน ซึ่งจะเกิดการเผาไหม้และปลายของท่อจะหลอมละลายไปพร้อมกับชิ้นงานที่ตัด

การเพิ่มประสิทธิภาพจะทำโดยการใส่ลวดเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำเข้าไปในท่อ ซึ่งจะช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของท่อ  ขนาดของท่อที่มีขายในท้องตลาดจะยาวประมาณ 3.2  m        และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง  16 mm   LOC สามารถใช้ในการเจาะวัสดุได้หลายอย่าง เช่น อลูมิเนียม , เหล็กหล่อ , เหล็กกล้าและคอนกรีต  นอกจากนั้น LOC ยังสามารถใช้ในการตัดใต้ผิวน้ำได้ด้วย

                สำหรับการอาร์คในตอนเริ่มต้นที่ปลายท่อจะใช้แบตเตอรี่ 12 V     เป็นแหล่งพลังงานโดยให้ท่อต่ออยู่กับขั้วที่บวก และให้ชิ้นงานต่อกับขั้วลบ  จากนั้นจึงเริ่มป้อนออกซิเจนเข้าไปในท่อและลากปลายท่อให้ทำมุม 45’ กับชิ้นงานจะทำให้มีประกายไฟเกิดขึ้นและมีการเผาไหม้ที่ปลายท่อ  เราสามารถใช้ในการตัด , เจาะ, ตัดขอบให้เป็นมุม , ตัด Pin , Nut ต่าง ๆ