ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Плазменная резка с использованием воды из "Плазменная резка " В зависимости от поставленной цели плазменную резку с использованием воды можно разделить на три основных способа 1) резка металла, погруженного или полупогруженного в водяную ванну 2) использование воды в качестве плазмообразующей среды (водоэлектрическая резка) 3) подача небольшого количества воды в столб плазмы. [c.67] При исследовании плазменной резки сталей толщиной 30—60 мм и более была проведена экспериментальная проверка их резки в воде, а также с водяной завесой, создаваемой вокруг столба плазменной дуги. Резка выполнялась плазмотроном ПМР-74 (см. рис. 2.13). Для создания водяного экрана было изготовлено специальное устройство, которое устанавливалось на плазмотрон. Устройство для создания водяного экрана и схема резки показаны на рис. 2.23. [c.67] После возбуждения режущей дуги и начала резки включалась вода, подаваемая в насадку, которая создавала экран вокруг плазменной дуги. [c.67] Прорезая стальной лист, столб плазмы уходил в воду. При выключенной вентиляции дым, пыль, аэрозоль не выделялись. Все поглощалось водой. При этом высокочастотный шум от плазменной резки несколько уменьшался. Преобладал шум от булькания воды. [c.67] Примечание. В числителе даны значения параметров при плазменной резке в воду без водяной защиты, в знаменателе — с водяной защитой. [c.68] Для того чтобы осуществить резку листа, полностью погруженного в воду, необходима аппаратура, обеспечивающая поддержание дежурной малоамперной дуги, т. е. необходим аргон. При погружении плазмотрона в воду до разрезаемого металла дежурная дуга вызывает возбуждение основной дуги, при этом включается рабочий газ, а аргон отключается. Резка металла, полностью погруженного в воду, способствует устранению вредных выделений от плазменной резки, уменьшается шум, не требуется защитных средств от яркого излучения дуги, обеспечивается защита окружающей среды. Недостатком указанного способа резки является снижение производительности резки или (при повышении мощности плазменной дуги) дополнительный расход электроэнергии. Другой недостаток — трудность осуществления контроля за ведением процесса резки. [c.69] Плазменная резка со стабилизацией плазменной дуги водой (водр-электрическая) применяется для резки различных металлов и сплавов. В плазмотроне с водяной стабилизацией дуги обеспечивается завихрение воды с помощью канала, ограниченного двумя соплами. При этом используется только вода, газ в плазмотрон не подается. Кромки сопла защищены от теплового воздействия дуги с помощью тонкой водяной пленки. Вода является наилучшей средой для резки цветных металлов и высоколегированных сталей больших толщин. Вода в дуге диссоциирует на кислород и водород, а затем на атомарный кислород и водород [75]. Концентрация водорода и кислорода в столбе дуги оптимальная, т. е. такая, при которой получается наилучшее качество реза при высокой производительности резки. [c.69] Применение сопла менее 3 мм невозможно ввиду того, что для зажигания водоэлектрической дуги используется алюминиевая проволока диаметром 1,5 мм и при меньших диаметрах сопла истечение воды нарушается в момент зажигания дуги. [c.69] выполненные плазменной резкой с использованием воды, отличаются высоким качеством кромок, которые имеют незначительный скос, металлический блеск, т. е. выгорания с поверхности кромок наиболее активных элементов разрезаемого металла не происходит. Металл сохраняет естественный, свойственный ему цвет. На кромках несколько увеличены бороздки, но они имеют плавные переходы от гребешка к впадине. [c.69] Недостатком водоэлектрической резки является сложность возбуждения дуги и начала процесса. Применяется графитовый электрод, который быстро расходуется. В связи с этим необходимо для вертикального перемещения графитового электрода в направлении сопла в процессе резки дополнительное устройство. Все это делает процесс недостаточно технологичным и надежным. Его нельзя пока использовать на машинах с программным управлением. Процесс водоэлектрической резки при соответствующем усовершенствовании аппаратуры может найти более широкое применение. [c.70] Плазменная резка с подачей небольшого количества воды в плазму, чаше всего в азотную и воздушную, находит более широкое применение. [c.70] Зарубежными фирмами при этом способе резки в качестве основного газа чаще всего используется азот, в нашей стране — азот и воздух. Подвод воды в столб дуги осуществляют различными способами. Вода может направляться радиально в столб плазменной дуги ниже среза сопла. При этом расход, скоростной напор водяных струй, а также угол атаки радиально направленных струй воды могут быть разными. В этих условиях вода охлаждает и ограничивает столб плазмы, который при выходе из сопла стремится расшириться. Вода под действием высокой температуры не может продиссоциировать так полно и проявить свои свойства в том объеме, как при водоэлектрическом способе резки, при котором она подвергается термическому влиянию высокотемпературной дуги в замкнутом объеме полости и канала сопла. [c.70] В СССР и некоторыми зарубежными фирмами разработаны специальные конструкции плазмотронов, которые позволяют более полно использовать ценные свойства воды. Поскольку воду нельзя подать вместе с плазмообразующим газом в катодное пространство, так как это приводит к разрушению электрода и сопла, то ее подают отдельно газ в полость сопла, а воду в канал сопла. В канале сопла под воздействием высоких температур происходит ее интенсивное испарение, т. е. диссоциация на водород и кислород. При испарении 1 см воды образуется около 1700 см водяного пара. Плазменная дуга уплотняется, удлиняется и стабилизируется. Кроме того, увеличивается движущая масса, которая обеспечивает лучший перенос энергии и служит для удаления расплавленного металла и шлака из полости реза. [c.70] Из многочисленных литературных данных, опубликованных в работах [31, 75, 78, 79, 95, 96, 104], известно, что применение воды для плазменной резки или добавка ее в небольших количествах к плазмообразующему газу в значительной степени улучшает качество кромок, уменьшает их скос, снижает тепловые деформации металла. [c.70] Для обеспечения плазменной резки с использованием воды был усовершенствован ранее разработанный в НПО Ритм плазмотрон типа ПМР-74 (рис. 2. 24). Без каких-либо существенных переделок в плазмотрон введено дополнительное наружное сопло (насадка), которое сопряжено внутренней конусной поверхностью с основным соплом. На внутренней и наружной поверхности сопла имеются пазы для прохода воды в зону дуги (рис. 2. 25). Использование такого сопла позволяет подавать воду внутрь общего канала, образованного совмещением двух сопел, и концентрично столбу дуги, создавая вокруг нее водяную завесу. [c.70] В процессе резки использование рассмотренной конструкции сопла создает двойной эффект. Вода, поступающая внутрь канала сопла, частично испаряется, диссоциирует на водород и кислород, которые, смешиваясь с основным плазмообразующим газом, создают комбинированную высокоэффективную газовую среду. Кроме того, вода обжимает и уплотняет дугу в канале сопла, обеспечивая более высокие энергетические характеристики. [c.71] Проникающая способность дуги заметно возрастает, на что указывает уменьшение скосов кромок, полученных при этом способе резки. [c.71] поступающая концентрично столбу дуги, также частично испаряется и создает вокруг дуги водопаровую завесу, ограничивая доступ атмосферного воздуха в зону дуги. Выделяющиеся в процессе резки вредные испарения металлов и газы частично осаждаются водой. Исследования показали, что их концентрация по сравнению с обычной воздущно-плаз-менной резкой уменьшилась в два раза. Шум при использовании данной конструкции сопла снизился примерно на 5—8 Дб. [c.72] Применение воздушно-водяной плазменной резки позволило также уменьшить газонасыщение кромок, создаваемое за счет взаимодействия высокотемпературного столба дуги с разрезаемой углеродистой и низколегированной сталью. Особенно это газонасыщение проявилось при использовании воздушной плазмы и привело к образованию пористости в сварных швах, выполненных по этим кромкам. [c.72] Вернуться к основной статье