Воздушно плазменная резка металла

 

 

 

ЭПЛ. Якутские бриллианты

Применение способа воздушно-плазменной резки металла, при котором в качестве плазмообразующего газа  используется сжатый воздух,  открывает широкие возможности при раскрое низкоуглеродистых и легированных сталей, а также цветных металлов  и их сплавов.

Преимущества воздушно-плазменной резки по сравнению с механизированной кислородной и плазменной в инертных газах  следующее: простота процесса резки; применение недорогого  плазмообразующего  газа-воздуха; высокая частота реза (при обработке углеродистых и низколегированных  сталей); пониженная степень деформации; меньшая ширина реза;  более устойчивый процесс, чем резка в водородосодержащих смесях.

Воздушно плазменная резка металла  основана на использовании воздушно-плазменной дуги постоянного тока прямого действия (электрод-катод, разрезаемый металл – анод).

Сущность воздушно плазменной резки металла заключается  в местном расплавлении и выдувании расплавленного металла с образованием полости реза при перемещении плазменного резака  относительно разрезаемого металла (рис7).

схема работы плазмотрона

Для возбуждения рабочей дуги между электродом и разрезаемым металлом с помощью осциллятора зажигается вспомогательная дуга между электродом и соплом плазмотрона, которая выдувается из сопла в виде плазменного факела длиной 20-30 мм. Ток вспомогательной дуги  30-40 А.  При касании факела вспомогательной дуги металла возникает режущая дуга  между электродом  и металлом : вспомогательная дуга при этом автоматически отключается.

 

Оборудование для воздушно-плазменной резки металла

   Комплект оборудования для воздушно-плазменной резки состоит из плазматрона, устройств  для  его охлаждения  и перемещения по линии реза, пульта управления процессом резки,  источников тока и рабочей среды.

Для воздушно-плазменной резки используют  используют  специальные  или обычные сварочные источники. Специальные источники питания имеют почти вертикальную форму вольт-амперных  характеристик, большую мощность и высокое напряжение холостого хода. При необходимости резки металлов  большой толщины используют специальные источники тока.

Типы и основные параметры аппаратуры для плазменно-воздушной резки металлов регламентированы ГОСТ 12221 – 79( если нет более свежего выпуска). Имеются четыре вида аппаратуры: Плр – для ручной резки; Плрм – для ручной и машинной резки;  Пдмт – для машинной точной резки и Плм – для машинной резки.

Основные технические данные резательного оборудования приведены в  табл. 14

основные параметры резательного оборудования

Техническая характеристика аппаратов для воздушно-плазменной резки приведена в табл  15.

Технические характеристики аппаратов для воздушео-плазменной резки

Для питания режущей дуги широко применяют серийные сварочные источники питания. При использовании сварочных источников тока необходимо повысить напряжение холостого хода. Наиболее простой прием  повышения напряжения – последовательное включение нескольких источников. При этом напряжение источников суммируется. Большинство стандартных сварочных источников тока допускает их  последовательное включение. Характеристики источников тока  для плазменно-дуговой резки приведены в табл 16.

Характристики источников тока

Перемещение плазматрона по линии реза может  осуществляться  газорезательными машинами  типа АСШ  или СГУ – 1 – 60. По способу перемещения плазмотрона  различают машинные  и ручные режущие устройства. Управление машинными устройствами  может быть автоматическим или полуавтоматическим.

Согласно ГОСТа  напряжение холостого хода источников тока для плазменной резки: для автоматических устройств не более  500 В,  для полуавтоматических устройств 300 в и для устройств ручной резки 180 В. Плазмотрон работает на постоянном токе прямой полярности.

В машинных плазмотронах для резки металла используют гильзовые катоды. Вставку из тугоплавкого материала запрессовывают в канал гильзы- катододержателя  из меди или другого  теплопроводного металла. Гильзовые катоды в настоящее время имеют широкое применение в плазмотронах, использующих в качестве рабочей среды воздух. Сопло плазмотрона предназначено для формирования  режущей дуги. Форма и размеры соплового канала обусловливают свойство и параметры дуги. С уменьшением диаметра  и увеличением длины канала возрастает скорость потока плазмы, концентрация энергии в дуге, ее напряжение и режущая способность.

Срок службы сопла и катода зависит от интенсивности их охлаждения водой, выбора рациональных энергетических, технологических  параметров  и величины расхода воздуха.

 

 

 

ЭПЛ. Якутские бриллианты

 

Технология воздушно плазменной резки металла

Для обеспечения нормального процесса воздушно-плазменной резки необходим рациональный выбор параметров режима. Параметрами режима являются: диаметр сопла, сила тока, напряжение дуги, скорость резки, расстояние между торцом сопла  и изделием и расход воздуха.

Скорость воздушно-плазменной резки (м/ч)

V = KMN/s(0.5+0.05s).

Где К – коэффициент, учитывающий перегрев металла и энергопотери в дуге; М —  коэффициент учитывающий вид металла: для алюминия и его сплавов он равен  5,03, для сталей 0,95, для латуни 2,49, для меди 0,55, для коррозионно- стойких сталей 1,83; N – мощность дуги, кВт; s – толщина металла, см.  Значения скорости резки, подсчитанные по формуле, близки к максимальным значениям  для прямолинейной машинной резки.   Для фигурной резки значения скорости в 2-3 раза ниже, а для ручной  в 1,2-2 раза.

Повышение силы тока до 400А не дает существенного прироста скоростей резки металла  толщиной до 50 мм. При резке металла толщиной более 50 мм  следует применять силу тока от 400 А и выше.

Скорость воздушно-плазменной резки по сравнению с  газокислородной возрастает в 2- 3 раза, рис 8.

скорость воздушно-плазменной резки

С увеличением толщины разрезаемого металла скорость воздушно-плазменной резки быстро падает.

Максимальные скорости реза и сила тока для различных материалов  и толщин, выполняемые на установке АПР-401, указаны в табл. 17.

скорость воздушно-плазменной резки в зависимости от толщины металла

При воздушно-плазменной резке меди рекомендуется применять силу тока 400 А и выше. Замечено, что при резке меди с использованием воздуха во всем диапазоне толщин и токов образуется легкоудаляемый грат.

Хорошего качества реза при резке алюминия  с использованием воздуха  в качестве плазмообразующего газа  удается достигнуть лишь для небольшой толщины (до 30 мм)  на токах 200 А. Удаление  грата с листов  большой толщины  затруднительно. Воздушно-плазменная резка алюминия может быть рекомендована лишь как разделительная  при заготовке деталей, требующих последующей механической обработки, Припуск на обработку допускается не менее 3 мм.

 

Ориентировочные режимы воздушно-плазменной резки листового металла даны в табл. 18.

Режимы воздушно-плазменной резки металлов

Для резки металла малой толщины, разработан аппарат  АМПР  — 3, работающий при токах  до 100 А и обеспечивающий  получение резов минимальной ширины (1-1,5 мм).

Микроплазменная резка используется  также для вырезки миниатюрных элементов из фольги, сеток, для  раскроя  неметаллических материалов – тканей, бумаги, пластиков , картона и др.

Режимы микроплазменной резки даны в табл. 19.

толщина микроплазменной резки

 

 

 

ЭПЛ. Якутские бриллианты