ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ВЛИЯНИЕ ПЛАЗМЕННОЙ ДУГИ НА МЕТАЛЛ, ПРИЛЕГАЮЩИЙ К ПОВЕРХНОСТИ РЕЗА из "Плазменная резка " Процессы тепловой резки сопровождаются выплавлением металла из полости реза. В связи с быстрым перемещением точечного источника нагрева относительно поверхности разрезаемого металла наблюдается большой перепад температур (от температуры плавления до исходной) на сравнительно узком участке, прилегающем к поверхности реза. В результате в кромках металла происходят металлургические процессы, сопровождающиеся изменением химического состава, структурных составляющих и механических свойств металла. Скорости нагрева и охлаждения металла на глубине до 0,1 мм от кромки реза могут достигать весьма высоких значений — 1000—2000 °С [67]. [c.74] Наряду с качественным характером изменений металла в зоне термического влияния (ЗТВ) имеют существенное значение общая протяженность ЗТВ, глубина отдельных переходных зон литого участка, укрупненного зерна, полной и неполной перекристаллизации. [c.74] Характер и размеры ЗТВ зависят от состава и толщины разрезаемого металла, рабочего тока и скорости резки. Перекристаллизация в кромках металла с изменением фазового состава структуры вызывает напряжения, которые могут в отдельных случаях привести к образованию трещин в поверхностных слоях ЗТВ. [c.74] На изменения химического состава металла существенное влияние оказывает плазмообразующая среда. Процентное соотношение элементов, входящих в состав того или иного металла, может изменяться, т. е. увеличиваться или уменьшаться. Кроме того, поверхностный слой подвержен насыщению газами, изменяет свои свойства, оказывает отрицательное влияние на свариваемость металла. Наибольшие изменения такого характера имеют место в литом слое. При взаимодействии высокоскоростного газового потока с кромками реза происходит перемещение металла литого слоя на поверхности кромки, в результате чего глубина его по толщине листа становится неравномерной. Кроме того, на поверхности реза образуется своеобразный макрорельеф в виде вертикальных или наклонных к поверхности листа бороздок (рисок). [c.74] Следовательно, общим для плазменной резки металлов является образование у кромки реза ЗТВ с участками оплавления и структурных изменений в твердом металле. [c.74] В ЗТВ сталей с низким содержанием углерода изменения металла похожи на изменения, происходящие при кислородной резке с использованием горючих газов. [c.74] Х18Н10Т толщиной 50 мм общая глубина ЗТВ по большей части не превышает 1,5—2 мм, то для аналогичной стали толщиной 20 мм протяженность ЗТВ, как правило, не более 0,2 мм, а для стали толщиной 10 мм глубина зоны еще меньше. С уменьшением толщины стали за счет увеличения скорости резки уменьшилось тепловложение в кромки реза, а следовательно, уменьшилась и глубина ЗТВ. На алюминиевых сплавах в зависимости от толщины листа, состава и предшествуюид,ей термообработки глубина ЗТВ изменяется от 0,2 до 3 мм и более. [c.75] Доля литого участка в низкоуглеродистых сталях и алюминиевых сплавах составляет обычно 20—30 % и более от общей протяженности ЗТВ. Далее в низкоуглеродистых сталях следуют участок укрупненного зерна, затем участки полной и неполной перекристаллизации и исходная структура металла. Участок укрупненного зерна наблюдается также в алюминиевых сплавах и нержавеюилих сталях. Однако в аустенитных нержавеющих сталях его протяженность ограниченна и составляет всего 5—30 %, остальная часть ЗТВ — литой слой. [c.75] Глубина ЗТВ и соответственно отдельных ее участков при резке стали выбранной марки и толщины не сохраняется постоянной при изменении условий резки. [c.75] При плазменной резке меди поверхность реза получается достаточно чистой со свисающим гратом (натеками) с нижнего ребра кромки в виде тонкой металлической пленки. Этот грат легко удаляется. Однако в зависимости от режимов плазменной резки на поверхности реза (особенно в нижней его части) медь может насыщаться кислородом, иметь мелкую пористость и шлаковые включения. При исследовании качества кромки в сплаве меди М1 толщиной 20 мм, полученной после плазменной резки в аргоноводородной смеси при силе тока 300 А и скорости резки 0,9 мм/с, максимальная глубина измененного поверхностного слоя достигала 1,2 мм в нижней части реза. На нетравленом шлифе хорошо были видны кислородная эвтектика и шлаковые включения округлой формы. По мере подъема в верхней части реза глубина слоя с содержанием эвтектики снижается до 0,016 мм, а в верхней части эта зона отсутствует. После травления установлено, что к этой зоне примыкает участок с крупным зерном глубиной 1,8 мм внизу и 0,9 мм вверху. В этой зоне закиси меди не обнаружено. [c.75] Примечание. Диаметр сопла 3 мм. [c.76] В работе [24] исследовалось влияние расхода воздуха, скорости резки, длины открытого столба дуги при воздушно-плазменной резке стали ВСтЗсп толщиной 8 мм на глубину литого слоя. [c.76] С увеличением длины открытого столба дуги теряется способность режущей дуги смывать с кромки жидкий металл, что приводит к увеличению литого слоя. Оптимальный расход воздуха, при котором толщина литого слоя минимальная, составляет Qв= 1,0-ь 1,3 л/с. С увеличением расхода воздуха толщина литого участка вначале уменьшается, что, по-види-мому, вызвано усилением механического воздействия на жидкий металл высокотемпературного потока газа. Затем (при больших значениях Qв) толщина литого участка вновь увеличивается, что можно объяснить повышением вязкости жидкого металла на кромках вследствие охлаждения его увеличиващимся потоком газа. [c.76] Заметное влияние на ЗТВ и ее переходные зоны оказывает состав плазмообразующей среды. В табл. 3.1 приведены данные о величине литой зоны и общей ЗТВ в зависимости от режимов резки и состава плазмообразующей среды. [c.76] Исследование микроструктуры кромок реза выполнялось на поперечных и продольных микрошлифах из стали марки ВСтЗсп толщиной 9 мм. При изготовлении продольных шлифов обрабатывались поверхности вырезанных заготовок со стороны резака и противоположной с удалением металла на глубину до 1 мм. На кромке определялись изменение характера структуры, величина литой зоны, наличие дефектов. [c.76] Увеличение расхода кислорода примерно в два раза (при увеличении скорости резки до 45 мм/с) привело к отсутствию литого слоя на поверхности реза. [c.77] Образцы 8 а 9 вырезались соответственно кислородом с добавлением небольшого количества воды в плазму, с использованием в качестве рабочего газа СОг и защитной зоны резки тем же газом с применением специального устройства (рис. 3.1). В обоих случаях на кромках образцов микрошлифов отсутствовала светлая полоса — слабо травящийся слой ЗТВ. Если отождествлять наличие светлой полосы с литой зоной, то ее отсутствие в данном случае указывает на отсутствие литого слоя. Фактически это не так. Применение для плазменной резки СОг с защитой СОг приводит к резкому снижению скорости резки, образованию трудноотделимого грата и увеличению ЗТВ. На образце 9 ЗТВ составляет 0,5—0,9 мм, т. е. в 1,5 раза больше, чем при резке воздухом. Следовательно, литая зона также должна иметь место. Причем, учитывая характер процесса плазменной резки в СОг, размеры ее должны быть увеличены. [c.77] Сравнивая образцы I, 2, 3 (табл. 3.1), вырезанные плазменным способом при одинаковых режимах воздухом, воздухом с защитой полости реза кислородом, воздухом в сочетании с водой, можно заметить, что в первом случае величина литой зоны (светлой полосы) составляла 0,03 мм, во втором случае зона уменьшилась за счет окислительного действия кислорода до 0,02 мм, а в третьем случае при использовании воздуха с водой она совсем отсутствовала (рис. 3.2). Наличие цепочки пор (образец 2 на рис. 3.2, б) свидетельствует о том, что светлая полоса находится в пределах литого слоя. [c.77] Вследствие завихрения плазмообразуюшего газа плазменный столб дуги оказывает разное термическое влияние на правую и левую кромки реза. При правом завихрении газа больше тепла должно выделяться на правой кромке, так как анодное пятно смешается вправо. Исходя из этих условий были проведены исследования ЗТВ на правой и левой кромках. [c.79] Образцы вырезались из стали ЮХСНД толшиной 8 мм и из стали ВСтЗсп толщиной 16 мм. Скорость резки для стали толщиной 8 мм — 40 мм/с, для стали толщиной 16 мм —20,5 мм/с. Плазмообразующая среда - воздух и воздух в сочетании с водой (табл. 3.2). [c.79] Вернуться к основной статье