Heeft u er ooit bij stilgestaan hoe schadelijk de rook en het stof van plasmasnijden kunnen zijn? Nu plasmasnijden steeds meer voorkomt, is het beheren van deze verontreinigende stoffen van cruciaal belang om aan de milieunormen te voldoen. Dit artikel gaat in op effectieve methoden voor het verwijderen van stof en rook van plasmasnijmachines, waaronder zowel droge als natte behandelingstechnieken. Door deze strategieën toe te passen, kunt u zorgen voor een veiligere en efficiëntere werkomgeving. Duik in het artikel om te ontdekken hoe u uw werkplaats schoon kunt houden en aan de normen kunt voldoen.
Door het wijdverbreide gebruik van plasmasnijmachines vormen de rook en het stof die vrijkomen bij het snijden van staalplaten een aanzienlijk probleem voor de luchtverontreiniging.
Nu de milieuregelgeving steeds strenger wordt, kan de persistentie van rook en stof in de werkplaats leiden tot de tijdelijke sluiting van een fabriek voor sanering.
Het is noodzakelijk om een rook- en stofbehandelingsmethode te implementeren om deze afvalgassen aan te pakken.
Dit artikel geeft een overzicht van de methoden voor het behandelen van rook en stof afkomstig van plasmasnijden en wil informatief en behulpzaam zijn.
Voor de behandeling van stof dat door plasmasnijmachines wordt gegenereerd, zijn er twee methoden die kunnen worden toegepast: de droge behandelingsmethode en de natte behandelingsmethode.
De moderne industrie vereist de verwerking van zware metalen en legeringen. De productie van gereedschappen en transportvoertuigen die nodig zijn voor dagelijkse activiteiten kan niet zonder metalen.
Kranen, auto's, wolkenkrabbers, robots en hangbruggen zijn bijvoorbeeld allemaal gemaakt van nauwkeurig bewerkte metalen onderdelen. De reden is simpel: metalen materialen zijn erg stevig en duurzaam.
Voor de meeste producties, vooral als het gaat om grote en/of stevige artikelen, metalen materialen een logische keuze worden.
Interessant genoeg is de sterkte van metalen materialen ook hun nadeel: omdat metalen niet snel beschadigen, is het een uitdaging om ze in specifieke vormen te verwerken.
Wanneer men een onderdeel moet bewerken dat even groot en sterk is als een vliegtuigvleugel, hoe kan men dan nauwkeurig snijden en vormen? In de meeste gevallen vereist dit het gebruik van een plasmasnijmachine.
Staalplaat is een van de vier primaire vormen van staalproducten, naast buizen, profielen en draad. In geïndustrialiseerde landen is de productie van platen goed voor meer dan 50% van de totale staalproductie. De productie van staalplaten in China is gestaag toegenomen, in lijn met de economische groei en industriële ontwikkeling.
Gekenmerkt door hun grote breedte-dikteverhouding en aanzienlijke oppervlakte, worden stalen platen op basis van hun dikte ingedeeld in twee hoofdspecificaties: dunne platen en dikke platen.
Dunne staalplaten, geproduceerd door warm- of koudwalsen, hebben meestal een dikte van 0,2 mm tot 4 mm. Deze platen vinden uitgebreide toepassingen in carrosseriedelen voor auto's, behuizingen van toestellen en lichte structurele componenten.
Dikke staalplaten zijn per definitie dikker dan 4 mm. In de industrie wordt deze categorie verder onderverdeeld:
De breedte van dikke staalplaten varieert over het algemeen van 600 mm tot 3000 mm en komt tegemoet aan verschillende industriële behoeften. Deze platen worden verder ingedeeld op basis van hun beoogde toepassingen:
Tijdens de Tweede Wereldoorlog steeg de productiviteit van de Amerikaanse industrie explosief en overtrof de Asmogendheden met een factor vijf in de productie van pantsers, wapens en vliegtuigen. Deze opmerkelijke prestatie werd grotendeels toegeschreven aan baanbrekende innovaties in massaproductietechnieken ontwikkeld door privé-bedrijven.
Een cruciaal aspect van deze technologische vooruitgang was het streven naar efficiëntere methoden voor het snijden en assembleren van vliegtuigonderdelen. Veel fabrikanten van lucht- en ruimtevaartproducten gebruikten een nieuwe lastechniek met inert gas als afscherming, wat een grote sprong voorwaarts betekende in de verbindingstechnologie.
De cruciale ontdekking lag in de mogelijkheid om een beschermende barrière rond het lasbad te creëren door gas te ioniseren via een vlamboog. Dit afschermingsmechanisme verhinderde op effectieve wijze atmosferische vervuiling, met name oxidatie, wat resulteerde in schonere lassen en aanzienlijk sterkere gelaste structuren. Deze innovatie verbeterde niet alleen de laskwaliteit, maar ook de productiviteit van de vliegtuigassemblagelijnen.
In het begin van de jaren 1960 zorgden ingenieurs voor een nieuwe doorbraak in de thermische snijtechnologie. Ze ontdekten dat ze de boogtemperatuur drastisch konden verhogen door de opening te vernauwen en de gasstroom te versnellen. Dit nieuwe systeem bereikte temperaturen die veel hoger lagen dan die van conventionele lasapparatuur, tot meer dan 30.000°C (54.000°F).
Bij zulke extreme temperaturen oversteeg het apparaat zijn oorspronkelijke lasfunctie en veranderde het in een zeer efficiënt snijgereedschap. De intens gefocuste plasmaboog kon met opmerkelijk gemak en precisie door robuuste metalen snijden, vergelijkbaar met een verhit mes door een buigzame stof.
De introductie van plasma-snijtechnologie heeft een revolutie teweeggebracht in metaalbewerkingsprocessen. Het verbeterde drastisch de snijsnelheid, precisie en veelzijdigheid van een breed scala aan metalen en diktes. Plasmasnijden werd al snel onmisbaar in industrieën variërend van autofabricage tot scheepsbouw en biedt mogelijkheden die voorheen onbereikbaar waren met traditionele autogeen of mechanische snijmethoden.
Het vermogen van een plasmasnijder om gemakkelijk metaal te penetreren is te danken aan de unieke eigenschappen van de plasmatoestand. Wat is de plasmatoestand?
Er zijn vier toestanden van materie in de wereld. De meeste stoffen waarmee we in ons dagelijks leven in contact komen, zijn vast, vloeibaar of gasvormig. De toestand van een stof wordt bepaald door de interactie tussen de moleculen. Neem water als voorbeeld:
Vast water is ijs. IJs is een vaste stof die wordt gevormd door elektrisch neutrale atomen die in een hexagonaal kristalrooster zijn gerangschikt. Door de stabiele interactie tussen moleculen behoudt het een vaste vorm.
Vloeibaar water is wat we drinken. Er is nog steeds een interactiekracht tussen de moleculen, maar ze bewegen met een lage snelheid ten opzichte van elkaar. Vloeistoffen hebben een vast volume maar geen vaste vorm. De vorm van de vloeistof verandert naargelang de vorm van het vat dat het bevat.
Gasvormig water is waterdamp. In waterdamp bewegen de moleculen met hoge snelheid en hebben ze geen verbinding met elkaar. Omdat er geen interactie is tussen de moleculen, heeft het gas geen vaste vorm of volume.
De hoeveelheid warmte (omgezet in energie) die watermoleculen ontvangen, bepaalt hun eigenschappen en hun toestand. Simpel gezegd, meer warmte (meer energie) zorgt ervoor dat watermoleculen een kritieke toestand bereiken waarin ze kunnen loskomen van de effecten van hun chemische bindingen.
Bij weinig warmte binden de moleculen zich stevig aan elkaar en vormen ze een vaste stof. Als ze meer warmte opnemen, verzwakken de onderlinge krachten en worden ze vloeibaar. Als ze nog meer warmte opnemen, vallen de krachten tussen de moleculen bijna volledig weg en worden ze een gas.
Wat gebeurt er als we het gas blijven verhitten? Het bereikt een vierde toestand: de plasmatoestand.
Wanneer het gas extreem hoge temperaturen bereikt, komt het in de plasmatoestand. Energie begint de moleculen volledig van elkaar te scheiden en atomen beginnen te splitsen.
Een typisch atoom bestaat uit protonen en neutronen in de kern, omgeven door elektronen. In de plasmatoestand scheiden de elektronen zich van het atoom.
Zodra de warmte-energie ervoor zorgt dat de elektronen het atoom verlaten, gaan ze met hoge snelheid bewegen. De elektronen hebben een negatieve lading, terwijl de overblijvende atoomkern een positieve lading heeft. Deze positief geladen atoomkernen worden ionen genoemd.
Wanneer hogesnelheidselektronen in botsing komen met andere elektronen of ionen, komt er een enorme hoeveelheid energie vrij. Het is deze energie die de plasmatoestand zijn unieke eigenschappen geeft, wat resulteert in een ongelooflijk snijvermogen.
In het heelal bestaat bijna 99% van de materie in een plasmatoestand. Door de extreem hoge temperatuur komt dit niet vaak voor op aarde, maar wel op hemellichamen zoals de zon. Op aarde is deze toestand te vinden in bliksem.
Plasmasnijmachines zijn er in verschillende soorten en maten. Er zijn grote plasmasnijmachines die robotarmen gebruiken voor nauwkeurig snijden, maar ook vereenvoudigde plasmasnijmachines die met de hand worden gebruikt in handwerkplaatsen.
Ongeacht de grootte zijn alle plasmasnijmachines gebaseerd op dezelfde principes en hebben ze vergelijkbare structurele ontwerpen.
Tijdens het gebruik van een plasmasnijmachine worden samengeperste gassen zoals stikstof, argon of zuurstof door een smalle buis gestuurd. In het midden van de buis wordt een negatieve elektrode geplaatst.
Wanneer er stroom wordt toegevoerd aan de negatieve elektrode en het mondstuk het metaal raakt, wordt er een geleidend circuit gevormd en worden er elektrische vonken met hoge energie gegenereerd tussen de elektrode en het metaal.
Terwijl het inerte gas door de buis stroomt, verhitten de elektrische vonken het gas totdat het de vierde toestand van materie bereikt. Dit reactieproces produceert een plasmastroom met een temperatuur van ongeveer 16.649 graden Celsius en een snelheid tot 6.096 meter per seconde, waardoor het metaal snel kan smelten.
Door het plasma zelf stroomt elektrische stroom. Zolang er continu stroom wordt toegevoerd aan de elektrode en het plasma in contact blijft met het metaal, is de vlamboogproductiecyclus continu.
Om dit contact te garanderen en tegelijkertijd oxidatie en schade door andere onbekende eigenschappen van het plasma te voorkomen, is het mondstuk van de snijmachine uitgerust met een andere set buizen. Deze set buizen laat continu schermgas om het snijgebied te beschermen. De druk van het beschermgas kan de straal van het zuilvormige plasma effectief regelen.
Hoe dikker de te snijden staalplaat, hoe groter de benodigde snijstroom.
Plasmasnijdend stof
Het plasmasnijproces van metalen genereert aanzienlijke hoeveelheden rook en deeltjes, die een complex mengsel van gevaarlijke stoffen bevatten. Deze emissies omvatten metaaloxiden, vluchtige organische stoffen (VOC's) zoals acetaldehyde, sulfiden en verschillende koolwaterstoffen. Wanneer deze deeltjes vrijkomen in de lucht, vormen ze een aanzienlijk risico voor zowel de gezondheid van werknemers als de veiligheid van het milieu.
De samenstelling en concentratie van deze emissies variëren afhankelijk van factoren zoals het te snijden materiaal, snijparameters en de aanwezigheid van coatings of verontreinigingen. Bij het snijden van roestvast staal kan bijvoorbeeld zeswaardig chroom vrijkomen, een bekende kankerverwekkende stof, terwijl bij het snijden van gegalvaniseerd staal zinkoxidedampen kunnen vrijkomen, die mogelijk metaalrookkoorts kunnen veroorzaken.
Langdurige blootstelling aan deze verontreinigende stoffen in de lucht kan leiden tot de ontwikkeling van ernstige beroepsziekten, waaronder:
In ernstige gevallen kan acute blootstelling aan hoge concentraties van bepaalde dampen leiden tot levensbedreigende aandoeningen zoals metaaldampkoorts of acuut ademnoodsyndroom (ARDS).
Gezien deze belangrijke gezondheids- en milieukwesties wordt de implementatie van effectieve maatregelen voor stof- en rookbeheersing bij plasmasnijden steeds belangrijker.
De natte behandelingsmethode bij plasmasnijden houdt in dat het werkstuk wordt ondergedompeld in een waterbed onder de snijmachine. Deze techniek vangt de schadelijke bijproducten die ontstaan tijdens het snijproces effectief op en voorkomt dat ze vrijkomen in de atmosfeer. Het water werkt als een barrière en vangt dampen, deeltjes en andere potentieel gevaarlijke stoffen op.
Hoewel deze methode op grote schaal wordt toegepast in industriële omgevingen, brengt ze een aantal uitdagingen met zich mee:
Ondanks deze beperkingen blijft natte behandeling een haalbare optie voor veel toepassingen vanwege de effectieve rook- en geluidsreductie. Om sommige nadelen te beperken, kunnen geavanceerde systemen waterfiltratie, temperatuurregeling en geautomatiseerd beheer van het waterniveau bevatten.
De droge behandelingsmethode bestaat uit het opvangen van de rook en het stof die vrijkomen tijdens het plasmasnijden. Er zijn verschillende opvangmethoden beschikbaar, waaronder zijafzuiging, onderafzuiging en bovenafzuiging. De rook en het stof worden door een ventilator in een pijpleiding gezogen en vervolgens gezuiverd met behulp van ontstoffingsapparatuur voordat het in de werkplaats of daarbuiten wordt geloosd.
Deze methode wordt voortdurend bijgewerkt met de vooruitgang van de snijmachinetechnologie. Vroeger werd er een beweegbare afzuigkap op de snijkop geïnstalleerd, maar bij praktische toepassingen bleek dat dit niet effectief was bij het verwijderen van rook en stof vanwege de smalle ruimte tussen de stalen plaat en de snijpositie. De meeste rook en stof bevindt zich in het onderste deel van de plaat en de bovenste stofafzuigkap kan dit niet effectief verwijderen.
Onder de snijmachine is een werkplatform voor stofafzuiging geïnstalleerd, uitgerust met een zuiveringssysteem voor snijdampen. Dit systeem transporteert de met stof beladen rook die tijdens het snijden wordt geproduceerd rechtstreeks naar de zuiveringsinstallatie voor verwerking. Het gezuiverde, op peil gehouden gas wordt vervolgens afgevoerd via de uitlaat van de zuiveringsinstallatie.
Voordelen: Deze opstelling voorkomt secundaire vervuiling; stof opruimen is handig; na het snijden kan het werkstuk direct door naar het volgende proces, waardoor de werkefficiëntie verbetert. Dit systeem is geschikt voor non-ferro metaal snijden.
Nadelen: Stofverwijdering vergt een investering, wat resulteert in hogere initiële investeringskosten.
Het droge stofverwijderingssysteem bestaat onder andere uit een droog snijplatform, een pijpleiding voor stofverwijdering, een zuiveraar en een ventilator. Tijdens het snijden worden de rook en het stof opgevangen door het droge snijplatform.
De luchtuitlaat van het platform is verbonden met de luchtinlaat van de ontstoffingspijpleiding. Onder de negatieve druk van de pijpleiding komen de snijrook en het stof in de ontstoffingspijpleiding en vervolgens in de zuiveraar voor zuivering.
Hier is het snijplatform een belangrijk onderdeel van het stofverwijderingssysteem.
Het ontstoffingssysteem kan worden gecategoriseerd op basis van de methode om rook en stof van het snijplatform op te vangen:
Demper stijl snijplatform stofafzuigsysteem
Blaas- en zuigsysteem voor snijplatformstofafzuiging
Werkingsprincipe: Onder de snijmachine wordt een werkplatform met louvres geïnstalleerd, dat het platform verdeelt in verschillende afzuigkamers van gelijke breedte over de lengte van het platform. Elke afzuigkamer is voorzien van een stofcontainer met een afzuigpoort.
Aan beide zijden van de platformlengte bevinden zich luchtkanalen, elk voorzien van een klep en cilinder die overeenkomen met elke zuigkamer aan de zijkant van het luchtkanaal. Wanneer de snijkop van de snijmachine over elke zuigkamer beweegt, wordt de cilinder door de sensorschakelaar aangestuurd om de klep van de overeenkomstige zuigkamer op het luchtkanaal te openen.
Dit proces zuigt de rook en het stof dat vrijkomt tijdens het snijden aan in het luchtkanaal voor stofverwijdering, voordat het uiteindelijk in de hoofdzuiveraar terechtkomt voor zuivering.
Structuur van het snijplatform van de winddeur
Kenmerken van het stofverwijderingssysteem van het lamellensnijplatform
De zuigkracht van het snijplatform concentreert zich effectief in het gebied waar de snijkop zich bevindt (met een breedte gelijk aan die van het snijplatform en een lengte van ongeveer 1 m). Dit gebied beweegt mee met de snijkop, waardoor de hoeveelheid afzuiging aanzienlijk wordt beperkt.
Nadelen:
Voordelen:
Het louvre-type maaiplatform is meer geschikt voor toepassingen waarbij stof wordt verwijderd en de breedte van het platform minder dan 4 m is.
Berekening van het afzuigvolume van het louvresnijdende platformstofverwijderingssysteem
Het vereiste afzuigvolume van het louvre-type snijplatform is sterk gerelateerd aan de breedte van het snijplatform. De berekeningsformule voor het afzuigvolume is als volgt:
Q = W × 2 × 0,667 × υ × 3600
Waar:
Afhankelijk van de structuur van het maaiplateau wordt voor maaiplateaus met een effectieve maaibreedte van minder dan 4 m meestal een enkelzijdige zuigstructuur gebruikt. Voor maaiplateaus breder dan 4 m wordt een dubbelzijdige zuigstructuur gebruikt.
Enkelzijdig/dubbelzijdig uitlaatsnijplatform CAD constructiediagram en berekening uitlaatvolume
Gebaseerd op bovenstaande vergelijking, als de breedte van het snijplatform tussen 2 m en 4 m is, is het vereiste uitlaatvolume Q = (2~4) × (0,8~1) × 3600 = 6000~12000 m 3/h.
Als het maaiplatform 4 m~6 m breed is, dan is het vereiste afvoervolume Q = (4~6) × (0,8~1) × 3600 = 12000~22000 kubieke meter per uur.
Enkelzijdig / dubbelzijdig afzuigsysteem voor snijgruis - selectietabel voor Kaitian stofafscheider
Snijdende Platformstructuur | Breedte Snijplatform | Uitlaatvolume (m)3/h) | Model stofafscheider |
Enkelzijdig afzuigplatform | 2000 | 6000 | KTJZ-6.OKQ |
3000 | 9000 | KTJZ-9.OKQ | |
Dubbelzijdig afzuigplatform | 4000 | 12000 | KTJZ-12KQ |
5000 | 20000 | KTJZ-20KQ | |
6000 | 24000 | KTJZ-24KQ |
Opmerking: De bovenstaande modelselectie is alleen ter referentie. Factoren zoals de lengte van het snijplatform, het aantal plasmasnijkoppen en de afstand van de installatiepositie van de stofafscheider tot het snijplatform kunnen het model van de stofafscheider beïnvloeden. Raadpleeg een vertegenwoordiger van Kaitian Environmental Protection voor specifieke modelselectie.
Toepassingsvoorbeelden van afzuigsystemen met jaloezieën
Werkingsprincipe: Het systeem maakt gebruik van een dubbelwerkende aanpak die een gerichte luchtstroom en strategische afzuiging combineert voor een efficiënte stofverwijdering tijdens metaalsnijwerkzaamheden. Een rechthoekig luchtinlaatkanaal is strategisch geplaatst langs één zijde van het snijplatform. Dit kanaal wordt aangevuld door een mobiele luchtaanzuigwagen die erboven rijdt en zijn beweging synchroniseert met de beweging van de snijmachine.
Aan de andere kant van het snijplatform is een luchtblazer met hoge snelheid geïnstalleerd. De lineaire uitlijning van de verschuifbare luchtaanzuigwagen, snijkop en luchtblazer langs de dwarsbalk van de snijmachine creëert een geoptimaliseerd stromingstraject voor stofafzuiging.
De roosterplaat van het snijplatform vormt samen met de te bewerken staalplaat een gecontroleerd "dampkanaal". Tijdens het snijden genereert de luchtblazer een gerichte luchtstroom die snijstof en rook door dit kanaal stuwt. Deze verontreinigde lucht wordt dan efficiënt opgevangen door de aanzuigwagen, in het rechthoekige kanaal geleid en vervolgens naar het centrale zuiveringssysteem gevoerd voor grondige filtratie en behandeling.
Deze geïntegreerde aanpak zorgt voor uitgebreide stofafzuiging, minimaliseert atmosferische vervuiling en zorgt voor een schonere werkomgeving. Het ontwerp van het systeem zorgt voor consistente prestaties bij verschillende snijpatronen en werkstukafmetingen, waardoor zowel de operationele efficiëntie als de veiligheid op de werkplek verbetert.
Structuur van blaaszuigsnijplatform
De structuur van het blaas-zuig snijplatform bestaat uit een vierkante zuigbuis en een glijdende zuigwagen, die cruciale onderdelen zijn. Tijdens het gebruik, onder invloed van negatieve druk in de pijpleiding, hecht de afdichtingsband zich nauw aan de bovenkant van de vierkante zuigbuis, waardoor deze een afdichtende functie heeft.
Bij de schuifzuigwagen zijn er twee rollen in de wagen. De afdichtband wordt opgetild wanneer deze door de wagen loopt. Op deze manier komen het stof en de rook via de aanzuigopening van de wagen in het vierkante aanzuigkanaal terecht en gaan vervolgens naar de zuiveraar om te worden gereinigd.
Kenmerken van het Blowing-Suction snijplatform ontstoffingssysteem
Het blazende snijplatform is de afgelopen jaren op grote schaal gebruikt, met merkbare stofverwijderingseffecten op snijplatformen van meer dan 4 meter.
Voordelen:
Nadelen:
Berekening van het afzuigvolume voor het afzuigsysteem van het blaassnijplatform
Het vereiste afzuigvolume voor een blaassnijplatform hangt grotendeels samen met de bedekkingsgraad van de staalplaat op het platform, dus het effect van de bedekkingsgraad op het afzuigvolume moet uitgebreid worden bekeken.
Voor een typisch stofafzuigsysteem met één schuifkanaal:
Q = 6000~12000m3/h
Voor een stofafzuigsysteem met dubbele schuifbuis:
Q = 14000~24000m3/h
Vanwege de invloed van de structuur van het maaiplatform en de grootte van het afzuigkanaal, worden systemen voor afzuiging met enkele schuifbuis over het algemeen gebruikt voor maaiplatforms met een effectieve maaibreedte van 5 m of minder; voor platforms met een maaibreedte van meer dan 5 m worden systemen voor afzuiging met dubbele schuifbuis gebruikt.
Enkel/dubbel schuivend luchtkanaal snijplatform CAD constructiediagram en berekening afzuigvolume
Gebaseerd op de vergelijking hierboven:
Voor een maaiplatformbreedte ≤4,5m met een enkel schuifluchtkanaal is het vereiste afvoervolume Q = 6000~12000 m3/h.
Het snijplatform is breder dan 4,5 m en heeft twee schuivende luchtkanalen. Daarom is het vereiste luchtafvoervolume Q = 18000~24000m3/h.
Schema voor blaasaanzuiging
Dubbele aanzuiging Schematisch diagram
Toepassingsvoorbeelden van het Blow-Suction stofverwijderingssysteem
XCMG locatievideo (voordat de stofafscheider is ingeschakeld)
XCMG video op locatie (nadat de stofafscheider is ingeschakeld)
Sleepketting platform
1. Toepassing van sleepkettingplatform:
2. Voordelen van het Sleep Chain Platform
Het platform van de sleepketting is achtereenvolgens verdeeld in het toevoergedeelte van de rollenbaan, het snijgedeelte en het reinigingsgedeelte voor de opvang. Deze drie secties kunnen gelijktijdig werken, waardoor de verwerkingsefficiëntie effectief wordt verbeterd. De snijslak kan automatisch wegvallen tijdens het rolproces van het platform, waardoor handmatig uitschakelen voor het verwijderen van de slak vermeden wordt.
3. Use Case van Platform Plaatketen