Στην βιομηχανία μεταλλικών κατασκευών υπάρχουν πολλές διαδικασίες κοπής των μετάλλων από τις οποίες μπορείς να επιλέξεις την καταλληλότερη επειδή είτε δεν μπορούν να εφαρμοστούν όλες σε όλα τα μέταλλα είτε υπάρχουν άλλοι περιοριστικοί λόγοι όπως οικονομικοί ή πρακτικοί λόγοι.

Οι πλέον χρησιμοποιούμενες διαδικασίες είναι η κοπή με φλόγα και η κοπή με θερμότητα ενώ σταδιακά κάποιο μερίδιο αγοράς αρχίζει να καταλαμβάνει και η υδροκοπή.

Η κοπή με φλόγα είναι ένας συνδυασμός χρήσης καθαρού οξυγόνου, το οξειδωτικό, και καύσιμου αερίου, ασετυλίνης, προπανίου ή άλλων.

Υπάρχει η λανθασμένη αντίληψη ότι η κοπή επιτυγχάνεται εξ αιτίας της υψηλής θερμοκρασίας που αναπτύσσεται από την καύση με αποτέλεσμα την τήξη του υλικού.

Στην πραγματικότητα η κοπή με φλόγα είναι μια χημικού τύπου κοπή.

Ως γνωστόν, τα μέταλλα όταν εκτίθενται στον ατμοσφαιρικό αέρα, άλλα ευκολότερα και άλλα πολύ πιο δύσκολα, όλα οξειδώνονται – σκουριάζουν. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του μετάλλου τόσο ταχύτερα σκουριάζει. Κατά την κοπή με φλόγα, αναπτύσσεται στο μέταλλο πολύ υψηλή θερμοκρασία με αποτέλεσμα κάτω από την επίδραση του οξυγόνου αυτό να οξειδώνεται ταχύτατα και εφαρμόζοντας και κάποια επί πλέον υψηλή πίεση στο οξυγόνο, αυτό το οξειδωμένο – σκουριασμένο – υλικό να απομακρύνεται και να προκαλείται η κοπή του μετάλλου.

Αρκετοί τεχνίτες, για να επιταχύνουν την κοπή του μετάλλου ανεβάζουν την παροχή του οξυγόνου αρκετά υψηλά. Αυτή είναι μια άσκοπη σπατάλη του αερίου επειδή η σχέση αναλογίας για την καύση μεταξύ οξυγόνου και καυσίμου είναι συγκεκριμένη όπως συγκεκριμένη είναι και η ταχύτητα οξείδωσης του μετάλλου. Στην καθημερινότητα αυτό το αντιμετωπίζουμε όλοι στην κίνηση του αυτοκινήτου μας. Εάν αυξήσουμε το ποσοστό του καυσίμου ή του αέρα που εισέρχεται στον κινητήρα αυτός θα σπαταλήσει το περίσσευμα χωρίς ποτέ να αποδώσει περισσότερο.

Τα πλεονεκτήματα της κοπής με φλόγα είναι:

Αποτελεί μια πολύ ευέλικτη διαδικασία κοπής καθώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί οπουδήποτε αφού η πηγή ενέργειας, φιάλες αερίων είναι πολύ εύκολο να μεταφερθούν.

Μπορούν να κοπούν πολύ μεγάλου πάχους χάλυβες.

Έχει φθηνό σχετικά εξοπλισμό

Παρουσιάζει όμως και αρκετά μειονεκτήματα σημαντικά.

Μπορούν να κοπούν μόνο χάλυβες χαμηλού άνθρακα. Δεν μπορεί να κοπεί για παράδειγμα χυτοχάλυβας. Γενικά δεν μπορούν να κοπούν υλικά τα οποία παρουσιάζουν χαμηλότερο σημείο τήξης από το αντίστοιχο σημείο τήξης των οξειδίων τους.

Το ανοξείδωτο δεν μπορεί να κοπεί επειδή το ίδιο τήκεται στους 1450o C ενώ το οξείδιο του χρωμίου που δημιουργείται από την οξείδωση- Cr2O3 – τήκεται στους 2435ο C. Για τον ίδιο λόγο δεν μπορούν να κοπούν και άλλα υλικά όπως το αλουμίνιο. Το αλουμίνιο τήκεται στου 660ο C αλλά το οξείδιό του – Al2O3 – τήκεται στους 2050ο C.

Άλλο πρόβλημα που προκαλείται από την κοπή με φλόγα είναι ένα λεπτό φιλμ σκουριάς που παραμένει στις επιφάνειες κοπής και οι οποίες πρέπει πάντα να αφαιρούνται πριν την κοπή. Επίσης δημιουργείται μια θερμικά επηρεαζόμενη ζώνη, ΘΕΖ, όπως και στην συγκόλληση, η οποία πρέπει να λαμβάνεται πάντα υπ όψιν για την τυχόν επίδρασή της στην μηχανική αντοχή της κατασκευής.

Και στα θέματα της ασφάλειας όμως θα πρέπει να λαμβάνονται πάντα πολύ σοβαρό υπ όψιν και να εκπαιδεύονται οι χειριστές κατάλληλα.

Πάνω σε αυτήν την αρχή κοπής, δηλαδή η οξείδωση του μετάλλου υπό την επίδραση υψηλής θερμοκρασίας, βασίζεται και μία από τις διαδικασίες κοπής με laser όπου όμως η υψηλή θερμοκρασία επιτυγχάνεται όχι από φλόγα αλλά από δέσμη laser.

Στις κοπές με θερμότητα ανήκουν οι κοπές που γίνονται είτε με πλάσμα.

Η κοπή με πλάσμα, είναι μια διαδικασία η οποία αναπτύχθηκε κατά την δεκαετία του 1960.

Η διαδικασία αυτή βασίζεται σε μια εξαιρετικά υψηλή θερμοκρασία η οποία αναπτύσσεται από τόξο πλάσματος και η οποία θερμοκρασία είναι υψηλότερη των 20.000οC. Συγκριτικά η θερμοκρασία στην επιφάνεια του ηλίου είναι 5.000ο C.

Η υψηλή αυτήν θερμοκρασία αναπτύσσεται όταν με ένα ηλεκτρόδιο βολφραμίου δημιουργείται ηλεκτρικό τόξο το οποίο ιονίζει ένα αέριο και δημιουργεί πλάσμα. Το πλάσμα θεωρείται γενικά ως η τετάρτη μορφή της ύλης. Ως αέριο για την δημιουργία του πλάσματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορα αέρια τα οποία εξαρτώνται από την ποιότητα του υλικού που θα κοπεί.

Τα πλεονεκτήματα της κοπής με πλάσμα είναι:

Μπορούν να κοπούν σχεδόν όλα τα μέταλλα που είναι ηλεκτρικά αγώγιμα.

Η τομή είναι πολύ καλής ποιότητας με πολύ στενή διατομή.

Παρουσιάζει μικρότερο δυναμικό κινδύνων χρήσης.

Απαιτεί μικρότερες ρυθμίσεις

Τα μειονεκτήματα αντίστοιχα είναι:

Χρησιμοποιείται μόνον σε υλικά ηλεκτρικά αγώγιμα

Απαιτείται η χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας.

Περιορισμός στο πάχος κοπής

Έντονη εκπομπή υπεριώδους ακτινοβολίας.

Η κοπή με νερό – υδροκοπή

Η κοπή με την χρήση νερού είναι μια διαδικασία κοπής που αναπτύχθηκε στην δεκαετία του 1930 για την κοπή χαρτιού. Από τότε η διαδικασία αυτή έχει αναπτυχθεί σε πολύ υψηλά επίπεδα και σήμερα χρησιμοποιείται για την κοπή όλων των υλικών.

Χαρακτηρίζεται ως μηχανική κοπή εφ όσον χρησιμοποιείται το νερό το οποίο εξέρχεται από πολύ μικρής διαμέτρου ακροφύσια με εξαιρετικά υψηλές πιέσεις.

Οι συνήθεις διάμετροι ακροφυσίων κυμαίνονται περίπου στα 0,4mm και οι πιέσεις περίπου στα 55.000psi και σε πιο σύγχρονα συστήματα υδροκοπής η πίεση μπορεί να φθάσει και στα 90.000psi και μικρότερη διάμετρο ακροφύσιο. Είναι χαρακτηριστικό ότι η ταχύτητα της δέσμης νερού μπορεί να περάσει τα Mac3 – τρεις φορές την ταχύτητα του ήχου.

Μέσα στο νερό μπορεί να τοποθετηθεί και ειδικό λειαντικό υλικό το οποίο αυξάνει και την ταχύτητα κοπής αλλά αφήνει και μια τέλεια λειασμένη επιφάνεια τομής.

Τα πλεονεκτήματα κοπής με νερό είναι:

Μπορεί να κόψει όλα τα υλικά. Μέταλλα, ξύλο, γρανίτη, συνθετικό, τρόφιμα κλπ.

Δεν δημιουργεί θερμικά επηρεαζόμενη ζώνη – ΘΕΖ.

Μπορεί να κόψει μεγάλου πάχους υλικά, 300mm χάλυβα, 450mm αλουμίνιο κλπ.

Δεν εκπέμπει επιβλαβείς αναθυμιάσεις και είναι φιλική διαδικασία κοπής ως προς το περιβάλλον.

Τα μειονεκτήματα είναι:

Δεν υπάρχουν φορητές συσκευές και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για χειρωνακτική εργασία.

Έχει σχετικά χαμηλή ταχύτητα κοπής ιδιαίτερα σε χοντρά και σκληρά υλικά.

Έχει υψηλό κόστος αγοράς, χρήσης και συντήρησης.

Επί πλέον των προαναφερόμενων διαδικασιών κοπής, υπάρχει και η κοπή με laser, τα οποία διακρίνονται σε τρεις κυρίως τύπους και για τους οποίους θα γίνει διαχρονικά ειδική αναφορά.