Главная → Статьи

Плазменная резка

Для резки цветных металлов, специальных сталей и других материалов, не поддающихся огневой резке обычными способами, применяется плазменная резка. Однако ее преимущества, заключающиеся в лучшем качестве обработки и высокой производительности, позволили с успехом использовать плазменную резку для обработки черных металлов. В табл. 22 приведены сравнительные данные плазменной резки прямого действия (резка проникающей дугой) и ацетилено-кислородной резки.

Дуга возбуждается между разрезаемым металлом и вольфрамовым электродом, расположенным внутри мундштука горелки с выходным каналом небольшого диаметра, через который проходит газ. Проходя через выходной канал, газ разогревается до высокой температуры и образует плазму ионизированного газа, температура которого достигает 10 000°С. При резке плазменной дугой прямого действия следует учитывать влияние различных технологических параметров на ширину реза. Чтобы получить рез небольшой ширины и обеспечить его постоянную величину, резку следует вести при относительно высоких скоростях, питая дугу током 300—400 А. С повышением скорости резки ширина реза уменьшается, а с ростом тока ширина реза увеличивается при постоянной скорости резки. Процесс плазменной резки прямого действия можно использовать для обработки пакетов, состоящих из нескольких листов. Резка производится на постоянном токе прямой полярности. Защита вольфрамового электрода и кромок реза от окисления осуществляется инертными газами — аргоном и гелием. Плазменной дугой прямого действия можно резать (с экономической точки зрения) углородистые и нержавеющие стали толщиной до 40 мм, чугун — до 90 мм, алюминий и его сплавы — до 120 мм, медь — до 80 мм. Объемный расход газовой смеси для горелки с соплом 3—4 мм составляет до 1667-Ю-6 м3/с, средняя сила тока равна 250 А (сопло 3 мм) и 260—400 А (сопло 4 мм). При напряжении холостого хода источника питания 90 В можно резать нержавеющую сталь и алюминиевые сплавы толщиной до 20—25 мм, при обеспечении напряжения холостого хода в 180 В (последовательное соединение источников питания) указанные металлы можно резать при толщине их до 70—90 мм.

Плазменную резку косвенного действия применяют для обработки металлов толщиной до 3—5 мм и неэлектропроводных материалов. Дуга горит между вольфрамовым электродом и формирующим ее медным соплом. Минус источника постоянного тока подводится к вольфрамовому электроду, а плюс — к медному соплу. Дуга возбуждается касанием конца электрода кромки медного сопла (для этого в головке имеется специальное устройство). Перед возбуждением дуги в мундштук подается газ. Резка производится при минимальном расстоянии от мундштука до металла, а в некоторых случаях торец мундштука касается поверхности металла. Ширина реза в верхней части равна диаметру сопла, в нижней— уже. Резку нержавеющей стали толщиной 5 мм при токе 300 А ведут со скоростью 0,02 м/с.

—

Для резки специальных сталей, цветных металлов и других материалов, не поддающихся огневой резке обычными способами, а в ряде случаев и для резки обычных углеродистых сталей применяют плазменную резку. Плазменная резка подразделяется на резку плазменной дугой и плазменной струей. При резке плазменной дугой (рис. 82,а) под действием высокой температуры сжатой дуги газ, проходя через дуговой разряд, сильно ионизируется, образуется струя плазмы, которая удаляет расплавленный металл. Дуга возбуждается между разрезаемым металлом и неплавящимся вольфрамовым электродом, расположенным внутри головки резака. При резке плазменной струей разрезаемый металл не включается в электрическую цепь дуги, которая горит между концом вольфрамового электрода и внутренней стенкой охлаждаемого водой наконечника резака (рис. 82,6). Питание дуги производится от источника постоянного тока, «минус» подводится к вольфрамовому электроду, а «плюс» — к медной насадке, охлаждаемой водой. Дуга выдувается газовой смесью из внутренней полости мундштука с образованием струи плазмы, которая проплавляет разрезаемый металл. В качестве газов, используемых для защиты вольфрамового электрода, применяют аргон, азот, смеси аргона с азотом, водородом и воздухом, сжатый воздух. Плазменной дугой режут металлы, трудно обрабатываемые другими способами, плазменной струей — тонкий.металл.

С экономической точки зрения резка плазменной дугой целесообразна для обработки углеродистых и легированных сталей толщиной до 50 мм, меди толщиной до 80 мм, алюминия и его сплавов толщиной до 120 мм, чугуна — до 90 мм. Начало резки определяется моментом возбуждения режущей дуги. Расстояние между торцом наконечника резака и поверхностью разрезаемого металла должно быть постоянным в пределах 3— 10 мм. При резке углеродистых сталей толщиной до 40—50 мм применяют сжатый воздух, нержавеющих сталей толщиной до 20 мм — чистый азот, свыше 20 и до 50 мм —смесь 50% азота и 50% водорода. Резку алюминия и его сплавов толщиной 5—20 мм выполняют в азоте, толщиной 20—150 мм — в азотно-водород-ных смесях (65 % азота и 35 % водорода или 68 % азота и 32% водорода). При увеличении количества водорода поверхность реза насыщается им. Для ручной резки содержание водорода уменьшают до 20%, что обеспечивает стабильное горение дуги даже при изменении расстояния между поверхностью разрезаемого металла и мундштуком. В качестве плазменнообразую-щего газа при резке меди и ее сплавов используют ар-гоноводородную смесь, азот или воздух. Для резки меди малых и средних толщин рекомендуется воздушно-плазменная резка. Мощность дуги должна быть больше, чем при резке сталей, так как медь и ее сплавы обладают высокой теплопроводностью. Скорость резки латуни по сравнению с резкой меди увеличивается на 20—25 %, при этом применяют те же рабочие газы, что и для меди.

Рис. 82. Схема резки плазменной дугой (а) и плазменной струей (б)
1 — газ: 2 — вольфрамовый электрод; 3 — насадка горелки; 4 — разрезаемая деталь

—

Процесс плазменной резки заключается в выплавлении металла струей плазмы с образованием полостиреза.

Обрабатываемый металл не включается е электрическую цепь дуги при плазменной резке.

От источника постоянного тока минус подводится к вольфрамовому электроду, плюс — к медному соплу, охлажденному водой.

Возбудившаяся дуга 6 между электродом и соплом выдувается газовой смесью из внутренней полости мундштука, с образованием языка плазмы, который проплавляет разрезаемый ме-талл.

При резке нержавеющей стали толщиной 5 мм наиболее качественный рез можно получить при соотношении газовой смеси: 80% аргона и 20% азота и скорости резки 65 м/ч.

Дуга возбуждается путем кратковременных касаний концом электрода кромок сопла. Вначале во внутреннюю полость пропускают аргон, после чего возбуждают дугу.

Электрод имеет возвратно-поступательное движение за счет пружины, установленной в верхней части резака. В первоначальное положение (после замыкания) электрод возвращается под действием этой пружины. Резку производят ручным и механизированным способами.

Ваш отзыв