ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Плазменная резка с использованием аргона, азота и их смесей с водородом из "Плазменная резка " Чистый аргон применяют довольно редко, т. е. в основном для реа-ки тонколистового металла. [c.48] Аргоно-плазменная резка приводит к появлению повышенной литой зоны и зоны термического влияния (ЗТВ) на кромках вырезанных деталей [14]. Форма реза характеризуется большим скосом кромок и наличием на их нижней грани трудноотделимого грата. Это обусловлено тем, что тепло плазменной дуги реализуется в основном в верхней части полости реза, вследствие чего стекающие по стенкам продукты резки в нижней части реза почти не раскисляются они недостаточно жидкотекучи и поэтому плохо удаляются газовой струей. Характерной особенностью резки с применением аргона является то, что эта плазмообразующая среда не требует высокого напряжения для возбуждения дуги и обеспечивает надежный устойчивый процесс. При этом применяется наиболее простой по конструкции плазмотрон с акисиальной подачей газа. Кроме того, аргоновая плазма по сравнению с другими средами заметно снижает образование вредных газов и аэрозолей. В связи с этим аргон чаще всего используется при ручной плазменной резке. [c.48] Азотно-плазменная резка находит большее применение. Скорость резки на азоте значительно выше, чем на аргоне. Азотная дуга обладает хорошей проплавляющей способностью. Ширина реза и наличие грата на кромках при использовании азота меньше, чем при применении аргона. При резке металлов малых толщин грат отсутствует. [c.48] Проведенные исследования показали [15], что с применением азота обеспечивается достаточно высокое качество резки нержавеющих сталей (особенно малых толщин). Качество резки алюминиевых сплавов и сплавов меди хуже, чем при использовании азотно-водородных смесей, но лучше, чем в аргоне. Азот по сравнению с аргоном сильнее взаимодействует с вольфрамовым электродом с образованием нитридов и окислов вольфрама и тем самым снижает его работоспособность (особенно при больших значениях силы тока). Так, при силе тока 200 А длина электрода за 1 ч непрерывной работы уменьшается на 0,4 мм при силе тока 400 А длина электрода уменьшается соответственно на 1,1 мм при увеличении силы тока до 500 А и выше разрушение вольфрамового электрода происходит еще быстрее. [c.48] Основная причина такого быстрого разрушения катода связана с тем, что применяемый технический азот не является достаточно чистым. Он может содержать до 1 % кислорода и более. [c.48] По сравнению с аргоном плазменная резка в азоте сопровождается интенсивным выделением бурого дыма и вредных газов — окислов азота, поэтому требуются интенсивная вентиляция или индивидуальные средства защиты газорезчика. С целью повышения эффективности использования азота для плазменной резки его предварительно подогревают [87]. Подогрев газа до температуры 200—300 С осуществляется в медной трубке, по которой его подают в камеру плазмотрона. С помощью термопары в зоне застоя газа определяют его температуру в зависимости от степени его нагрева (до возбуждения режущей дуги и после ее возбуждения). [c.48] Установлено, что при подогреве азота, подаваемого в камеру плазмотрона, обеспечиваются существенное увеличение производительности резки и улучшение качества кромок реза при ограниченных расходах азота. [c.48] Предварительный (юдогрев газа способствует повышению давления в камере плазмотрона, что даже при сравнительно низких расходах его позволяет получить необходимую скорость истечения газа из канала сопла и обеспечить высокую кинетическую энергию столба плазменной дуги. Выполнение резки при малых расходах плазмообразующего газа повышает эксплуатационную надежность вольфрамовых электродов. [c.49] Для повышения энергетических параметров плазменной дуги аргон и азот используют в смеси с водородом. Большая часть водорода в дуге диссоциирует с поглощением тепла при относительно низкой температуре с образованием атомарного газа. Например, водород. лнссоциирует на 90 % при температуре 4700 К, а азот — при 9000 К [77]. [c.49] При последующей рекомбинации атомов водорода на стенках полости реза освобождается дополнительное тепло, заимствованное в нерабочих частях дуги (приблизительно 105 ккал). [c.49] В аргоноводородной смеси, содержащей до 35 % водгфода, оказалось возможным резать алюминий п его сплавы, получая при машинной резке качественный рез с чистыми и ровными кромками, свободными от натеков и грата. [c.49] При большей скорости резки происходит непрорезание металла. При скорости резки меньше оптимальных значений рез получается неровным, широким и с большими натеками. Это обусловлеью тем, что вследствие несоответствия между скоростью резки и мощностью плазменной дуги избыточное количество тепла, выделяемое плазменной дугой, поглощается кромками реза и при перемещении дуги вокруг нее образуется область перегретого металла. [c.49] При применении аргоноводородной смеси уменьшается окисление и исключается прилипание частичек расплавленного алюминия и окислов к повер хности реза. Качество поверхности реза получается более высоким, чем при резке с использованием воздуха (рис. 2.12). [c.49] Качество кромок при резке малоуглеродистых и нержавеющих сталей в аргоно- и азотно-водородных смесях при соблюдении оптимальных режимов удовлетворительное [16]. В случае резки в азотно-водородной смеси можно использовать кромки под сварку без дополнительной механичес-К0Й обработки. Однако, как правило, на нижней кромке реза стальных листов толщиной свыше 20 мм по всей длине возникает характерный валик (наплыв) округлой формы, который плохо поддается обработке. Применение для резки 50 %-ной смеси азота с водородом позволило почти полностью исключить появление наплывов на кромках листов толщиной 20—25 мм. Скос кромок, шероховатость поверхности, наличие грата на кромках зависят от состава плазмообразующей среды, а также от скорости резки, расстояния от плазмотрона до листа, величины тока. [c.50] Существенное влияние на процесс плазменной резки и качество кромок деталей оказывают конструктивные элементы плазмотрона, и в частности катодного и соплового узлов, а также способ подачи газа в полость сопла. При исследовании процесса резки алюминиевого сплава марки Д16 толщиной 25 и 60 мм подавался плазмообразующий газ - аргон - - водород [ 10]. Аргон подавался аксиально вдоль вольфрамового электрода, водород — тангенциально. При этом сила тока достигала 260—280 А, расход аргона составлял 0,13—0,23 л/с, водорода — 0,08—0,15 л/с. При работе плазмотрона дежурную и основную дугу возбуждали на аргоне, а после этого одновременно автоматически повышали силу тока и расход водорода. При уменьшении размера каналов для подачи аргона в 1,4 раза и увеличении каналов для поступления водорода примерно в 1,3 раза (при тех же расходах газов) скорость резки изменилась с 38,3 до 52,8 мм/с качество поверхности реза улучшилось, уменьшился грат на кромках. [c.50] Исследования показали, что при аксиально-тангенциальной подаче аргона и водорода с ростом толщины разрезаемого металла расход этих газов для получения оптимальных производительности и качества резки до определенных пределов следует уменьшать. Например, при резке металла толщиной 25 мм, силе тока 310 А и скорости резки 83,3 мм/с поток плазмы должен быть более жестким , чем при резке металла толщиной 60 мм при силе тока 300 А и скорости резки 20,0 мм/с. Для толщины 60 мм более важны тепловые характеристики плазменной дуги, так как скорость плавления металла и его выдувание по сечению реза при одинаковом токе значительно ниже, чем при резке листа толщиной 25 мм. При резке металла толщиной 60 мм скорость растет с увеличением суммарного расхода аргона и водорода с 0,18 до 0,25 л/с, а затем при большем увеличении расхода падает. Напряжение при этом увеличивается со 130 до 150 В, а сила тока снижается с 300 до 280 А, мощность дуги возрастает с 39 до 42,8 кВ-А. [c.51] Первоначальное повышение скорости при увеличении расхода газов объясняется возрастанием степени обжатия и концентрации дуги. При дальнейшем увеличении расхода газов падение скорости резки связано с охлаждающим действием столба дуги газом (особенно водородом), которое происходит несмотря на повышение мощности дуги. [c.51] По влиянию состава плазмообразующих газов проводились исследования на стали толщиной 65 мм. Резка выполнялась на установке АПР-402, (исп. 07), обеспечивающей напряжение холостого хода 400 В, с помощью плазмотрона ПМР-74 (рис. 2.13). В качестве плазмообразуюшего газа использовался азот, а также смеси азота с водородом и элегаз. Элегаз — шестифтористая сера (5Рв) при смешивании его с аргоном для сварки была обеспечена большая проплавляющая способность дуги. С этой же целью элегаз был опробован для плазменной резки в качестве добавки к азоту. [c.51] Результаты проведенных исследований приведены в табл. 2.1. [c.51] Плазмообразующая среда, состоящая из двух газов, подавалась в плазмотрон двумя способами 1) через смеситель как один однородный газ 2) раздельно — азот через завихритель как основной газ, а вспомогательные газы — в канал составного сопла (рис. 2.14). [c.51] Вернуться к основной статье