Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Выплавляя металл возв металлическом теле п оиз рода, возможно получить заданны е странстве. Предпочт ительны электроды для резки со роизвольно расположенном в прооб б способствуют интенс ф иля менным током в СССР разработаны алек эн Ргетическую эффективность и качественные резуль. Ускоряющей эвакуацию расплава б распределению вводимой те лава и способств ей Э способы резки), пловои энергии по тол Р толщине металла (газодуговые Для поверхностной обработки (термической ст ожк стали, получила распростра о строжки) металлов, в основном "ду вая резка.
специальных иро" пение воздушно-д говая е при подводных работах) исиольз т резку При этом плавящую д б у дают рубчатым алек р дом, исиользу Ф ". Ущу с~рую кислорода образую ство реза, выполненного та б пение иолуч ю и а менные об ким спосо ом, невысоко. Вс спос ы резки. Плазменно-дуговая резка. Сущность способа сос об б об та расплава струей плазмы П лазм ( пол ( 13) диаметра с выходным каналом фо ми щи , форм рующи сживу (г(/(жменну ) дугу. Для в ыльюй ст~ро~е ду о ой амеры. Столб рн пиру п иф р "Ру В 'г олняет практйчески все его сечение. поступая в столб дуговую камеру подают абочий газ дуги, заполняющий фо мн ю р " г (плазмообразующую среду). Газ В му.
Вытекающий из " ф р ру щий канал превращается в плазжесткие стенки формирующего канала " и сопла поток плазмы стабилизи ет го ру дуговой разряд. Газ и рующего канала ограничивают сечение столба дуги (сжи- Электрическая резка мают его), что приводит к повышению температуры плазмы до 20 000 — 30 000' С. При этих температурах электрическая проводимость плазмы приближается к электропроводности металлического проводника.
Скорость плазмы в струе, истекающей из сопла режущего плазматрона, может превышать 2 — 3 км/с. Распределение температуры, проводимости, плотности и скорости течения плазмы по сечению столба в формирующем канале и вне его характеризуется высокими градиентами (рис. 14). Режущая дуга является концентрированным источником теплоты. Плотность энергии в формирующих соплах режущих плазматронов достигает 10' Вт/см'.
р0, з(Ьчг с) у, ям/с тае" к г,е 2 Е 1 гам Рис. 14. Распределение температуры Т (1), скорости течения азотной плазмы (2) и массового расхода р(/з (3) по сечению столба в формирующем канале плазматрона Рис. 13. Режущий плазматрои: 1 — корпус; 2 — электрод (катод)„ 8 — формирующий наконечник; 4— изолятор; 5 — разрезаемый металл; 6 — дуговая камера; 7 — столб дуги; Š— подача охлаждающей воды', у — подача рабочего газа; /р — слив воды; 11 — источник тока; /2 — устройство зажигания дуги В современной технике резки применяют две схемы плазмообразования (рис.
15). В первом случае используют дугу прямого действия, возбуждаемую иа обрабатываемом металле, являющемся одним из электродов разряда. При этом используется энергия одного из приэлектродных пятен дуги и энергия плазмы столба и вытекающего из него факела. Поэтому резку по такой схеме называют плазменио-дуговой. Во второй схеме, соответствующей косвенной (независимой) дуге, объект обработки не включают в электрическую цель. Вторым электродом сжатой дуги в этом случае служит формирующий наконечник плазматрона. Поток плазмы совпадает со столбом дуги лишь внутри сопла, а вытекая из него, образует свободную струю плазмы.
В этом случае энергия активных пятен и части столба поглощается стенками формирующего канала. Для резки используется только энергия плазменной струи (резка плазменной струей). Энергетическая оценка обеих схем показывает, что плазмеино-дуговую Р~зку характеризует наиболее высокая эффективность, поскольку полезная мощ- 343 342 Резка металлов Электрическая резка Рис.
16. Схема разделительной плазменно-дуговой резки: 1 — плазматрон (сопла); 2 — катод," 8 — подача газа; 4 — режущая дуга; 5 — выполненный рез Рис. 17. Схема формирования реза: 1 — столб режущей дуги; 2 — лобовая поверхность реза;  — зойа теплопередачи столба; 4 — вводное пятно; 5 — зона скольжения пятен; 5 — факел дуги; 2 — зона теплопередачи факела; 8 — плазматрон ность сжатой дуги реализуется в частях разряда, вынесенных за пределы наконечника.
Поэтому для резки металлов, как правило, используют схему плазменно-дуговой резки. Этот вид плазменной резки наиболее распространен и его промышленное применение непрерывно расширяется. Плазменную струю применяют относительно редко, преимущественно для резки неметаллнческих материалов. При плазменно-дуговой резке наиболее эффективно используется 7 7 энергия в режущей дуге постоянного тока прямой полярности (анод на металле).
Этот способ применяют 5 5 преимущественно для разделитель- 5 ных операций и, в значительно меньшей степени, для повер хностной 2;5 2 5 обработки. Разделительная резка состоит в сквозном проплавлении металла по линии реза с целью вырезки деталей заданной конфигурации а) 5) и получения отверстий или надре- зов в заготовке. Поверхностная Рис.
16. Схемы плазмообразования: резка состоит в расплавлении и сняа — плазменная дуга,' б — плазменная струя; тии с поверхности за р готовки слоя 1 — подача газа; 2 — дуга;  — струя плазмы; МЕтаЛЛа Залэиипй ТОЛЩИНЫ. 4 — обрабатываемый металл; 5 — нак сечга к; Разделительная плазменно-ду- 5 — к~~од; 2 изолятор; в — като=о ый узел говая резка. Резку выполняют равномерно с заданной скоростью, перемещая режущий плазматрон по заданной траектории над поверхностью разрезаемого металла. Струя плазмы выдувает расплавленный металл, а окружающий ее поток более холодного газа препятствует отклонениям дуги, заставляя ее проникать в толщу обрабатываемой детали. Сжатую дугу, обладающую такими свойствами, называют проникающей плазменной дугой.
Ее анодное пятно, часть столба и вытекающий из него факел плазмы по мере расплавления металла и формирования полости реза погружаются в нее (рис. 16), В полости реза анодное пятно ориентируется на лобовой поверхности, непрерывно скользя от верхних кромок к нижним, где отмирает. Скольжению дуги сопутствуют процессы электрического пробоя изолирующего газового слоя в верхней части реза и шунтирования радиального участка столба. Электрический пробой происходит на некотором расстоянии от верхних кромок реза, а отмирание нижнего радиального участка дуги — на некотором расстоянии от нижних кромок (рис.
1 7). В связи с этим энергетическое строение режущей проникающей дуги помимо наличия ,9 приэлектродных областей характеризуется не- 11 Ук однородностью столба разряда, в котором можно различить три зоны с различными условиями теплоотдачи: закрытый столб, сжатый столб и открытый столб. Анодная область, участок открытого столба и факел дуги являются режущими частями (рис. 18). В полости реза существуют три характерных участка передачи энергии режущей дугой ! обрабатываемому металлу. В верхней части реза действует теплообменный источник — погруженный в образующуюся полость участок высоко- иа температурного столба дуги.
На среднем участке наряду с теплопередачей от столба и факела г(+ тепловая энергия вводится преимущественно заряженными частицами, локализующими свою энергию в активном пятне разряда. В нижней части реза теплота вводится плазменным факелом, являющимся аналогично столбу теплообмен- Р 18 ( ным источником. По мере удаления от анодного пятна интенсивность теплового потока от факела снижается. У . У, У У вЂ” напряжеФорма и поперечные размеры реза опре- нйя участков столба соответ. отвеина закрытого, сжатого, отДелаютса интенсивностью теплопеРеДачи в каж- яры р ущ У н а к уб лах участка действия столба ширина реза потенциала; 11 — плазматрощ сохраняется практически постоянной.
По мере э — катод; и — разрезаемый металл; Ф вЂ” факел дуги перехода в область скольжения пятна ширина реза возрастает, достигает наибольшего значения, а затем, переходя в область действия факела, уменьшается. Изменения ширины реза по его глубине сильно влияют на форму кромок реза, наблюдаемая неперпендикулярность которых является одним из показателей качества вырезаемых деталей и заготовок, определяемых ГОСТ 14792 — 69. Для получения наиболее благоприятной формы кромок резку нужно вести хорошо отлаженным плазматроном, исключающим отклонения режущей дуги от оси сопла, и при выборе режимов обеспечивать наибольшее возможное напряжение дуги. От напряжения дуги У и рабочего тока 7 зависит режущая способность дуги, определяющая максимальную скорость и резки металла толщиной б, плотностью у и теплосодержанием Э (при температуре плавления); 0,24т(ПУ = ТЬЬЭ ' где т) — полный тепловой КПД процесса резки; Ь вЂ” ширина реза. Напряжение режущей дуги определяется длиной и диаметром формирую- щего канала плазматрона, видом и расходом газа, толщиной металла, скоростью 345 Электрическая резка 344 Резка металлов резки, рабочим током и величиной зазора между соплом и металлом.
С увеличением толщины разрезаемого металла напряжение возрастает. С уменьшением диаметра и увеличением длины канала, тока и расхода газа напряжение режущей дуги также возрастает в пределах, обеспечиваемых используемым источником тока. Напряжение дуги уменьшается с увеличением скорости резки.
Максимальной называют такую скорость резки, выше которой не может быть получено при заданных параметрах сквозное проплавление металла, необходимое для разделительной резки. Важным показателем качества является обеспечение наименьших изменений металла у кромок реза. В соответствии с ГОСТ 14792 — 69 этот показатель оценивается глубиной зоны термического влияния 1ЗТВ) резки, измеряемой у нижней кромки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
