Analysis of Affected Surface Zone Created by Different Cutting Technologies

Abstract

Pro výrobu kruhového otvoru o průměru 33 cm byly použity tři různé technologie řezu, plasma, laser a acetylen. Ve všech třech případech byla jako polotovar použitá stejná deska oceli St-37 (1.0038, ČSN 11375) tloušťky 50 mm a cílem práce bylo zhodnotit a porovnat způsobené změny v mikrostruktuře řezaného povrchu. Na podélných a příčných výbrusech byla proto provedena světlená a řádkovací elektronová mikroskopie. Tvrdostní profily byly stanoveny měřením mikro a nano tvrdosti. Hloubka ovlivněné oblasti byla následně stanovena obrazovou analýzou snímků ze světelného mikroskopu a z průběhů mikro a nano tvrdostí. Bylo zjištěno, že všechny tři použité technologie ovlivňují mikrostrukturu a tvrdost řezaného povrchu oceli. Řezání acetylenem vedlo ke vzniku nejhlubší ovlivněné oblasti tvořen několika vrstvami postupně se měnící mikrostruktury tvořené směsí feritu a cementitu s různou morfologií.

Three cutting technologies, plasma, laser, and acetylene, were used to produce the same geometry of a hole with 33 cm diameter. The plates of the same steel St-37 (1.0038, ČSN 11375) with a thickness of 50 mm were used in all three cases and the aim of the work was to evaluate and compare microstructure changes of the cut surfaces. Light and scanning electron microscopy of surface and below-surface areas were carried out at longitudinal and transverse samples. Hardness profiles were determined by micro-hardness and nano-hardness measurements. Based on these results, the depth of material that was influenced by cutting was established by image analysis of light micrographs, micro-hardness measurement and nano-hardness measurement. It was found out, that all three technologies influence significantly microstructure and surface hardness of cut steel. Acetylene cutting resulted in the deepest affected zone consisting of several layers with gradually changing microstructures based on various ferritic-carbidic morphologies.