Effect of Heat Input on the Hardness of Plasma Cut Edges

John Ehimare Oziegbe

Master's thesis

Abstract:

Tato práce se zabývá vlivem vneseného tepla na tvrdost hran řezaných plazmou. Řezání plazmou je tepelný proces řezání, který využívá vysokorychlostní proud plazmatu k roztavení a odstranění materiálu z řezné spáry. V práci se diskutuje také o tepelně ovlivněné zóně a dalších variantách procesu, včetně využití sekundárního média a vstřikování vody. Je popsáno zařízení na řezání plazmou, dále rozložení tepelné energie v procesu řezání a jsou zdůrazněny výhody a bezpečnostní aspekty plazmového řezání. Je zde uveden experimentální postup včetně cílů, použitých materiálů, experimentálního uspořádání, přípravy vzorků a následného měření tvrdosti řezných hran pomocí standardizované zkušební metody. V práci jsou diskutovány výsledky zkoušek makrostruktury, měření tvrdosti a měření mikrotvrdosti a je vyvozen závěr, že tvrdost hran řezaných plazmou je ovlivněna množstvím vneseného tepla během procesu.

Abstract:

This thesis investigates the effect of heat input on the hardness of plasma-cut edges. Plasma arc cutting, a widely used cutting technique in the industry, is a thermal cutting process that uses a high-velocity jet of plasma to melt and remove material. The heat-affected zone and variants of the process, including standard, secondary medium, water injection, and other variations, are also discussed. The plasma arc-cutting machine and the heat energy distribution in the cutting process are described, and the benefits and safety considerations of plasma cutting are highlighted. The experimental procedure is presented, including the aim, materials, experimental setup, specimen preparation, and subsequently measuring the hardness of the cut edges using a standardized testing method. The results of the macrostructure testing, hardness measurement, and micro-hardness measurement are discussed, and the conclusion is drawn that the hardness of plasma cut edges is affected by the heat input during the process.

Keywords

Řezání plazmou, vliv tepla na řeznou hranu, mikrostruktura, tepelně ovlivněná oblast, tvrdost, kvalita hrany, metalurgické účinky, mechanické vlastnosti.

Keywords

Plasma arc cutting, Thermal effect on cut edge, microstructure, Heat affected zone, Hardness, Edge Quality, Metallurgical Effects, Mechanical Properties

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 5. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 7. 6. 2023
• Supervisor: Petr Mohyla
• Reader: Tomáš Zmydlený

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Master programme:
Strojírenská technologie