Сварка-ИНФО

Плазменно-дуговая резка металлов

Резка плазменной дугой (рис. №1, а) основана на способности сжатой дуги глубоко проникать в металл, проплавляя его по линии реза дуговым разрядом. Под действием высокой температуры сжатой дуги газ 2, проходя через дуговой разряд, сильно ионизирует, образуется струя плазмы, которая удаляет расплавленный металл из места реза.

Дуга 1 возбуждается между разрезаемым металлом 4 и неплавящимся вольфрамовым электродом 5, расположенным внутри головки резака 6. Дуговую газоразрядную плазму 3 называют низкотемпературной (ее температура 5000 – 20 000 ℃).

Применяемые при плазменно-дуговой резке плазмообразующие газы должны обеспечивать получение плазмы и необходимую защиту вольфрамового электрода от окисления. В качестве таких газов применяется аргон, азот и смеси аргона с азотом, водородом и воздухом. В качестве электродов используется лантанированный вольфрам ВЛ-15. Вольфрамовый электрод располагают соосно с соплом плазматрона. Струя плазмы имеет большую скорость истечения и имеет форму вытянутого конуса, сечение которого на выходе соответствует сечению сопла.

Плазменно-дуговую резку применяют при резке металлов, которые невозможно или трудно резать другими способами, например, при резке коррозионностойких легированных сталей, алюминия, магния, титана, чугуна и меди.

При резке плазменной струей разрезаемый металл не включается в электрическую цепь дуги. Дуга горит между концом вольфрамового электрода и внутренней стенкой охлаждаемого водой наконечника плазматрона. Сущность резки плазменной дугой заключается в вплавлении металла струей плазмы и выдувании расплавленного металла из зоны реза.

На рисунке №1, б, схематически представлен процесс резки плазменной струей. Питание осуществляется от источника постоянного тока 3. Минус подводиться к вольфрамовому электроду 4, а плюс к медному соплу 2, которое охлаждается водой. Дуга 6 горит между электродом и соплом и выдувается газовой смесью из внутренней полости мундштука 5 с образованием струи плазмы 1, которая проплавляет разрезанный металл 7. В качестве плазмообразующего газа используются в основном аргон и смесь аргона с азотом. Плазменная струя применяется при резке тонкого металла.

Скорость резки плазменной струей зависит от свойств разрезаемого металла и от параметров и режима резки (сила тока, напряжение, расход газа). Резка плазменной струей производиться как ручным, так и механизированным способом.

Для плазменно-дуговой резки применяется специальное оборудование, которое питается электрической энергией. Основным элементом при плазменной резке является режущий плазматрон. В ручном плазмотроне имеется устройство для управления рабочим циклом резки – подачей и перекрытием газов, зажиганием вспомогательной дуги.

Технология плазменно-дуговой резки

Для обеспечения нормального процесса плазменно-дуговой резки поверхность листового металла необходимо очистить от консервирующей смазки. При разметки деталей необходимо учитывать припуски на резку в зависимости от назначения вырезаемых деталей. При машинной разделительной резке разметка заменяется копированием или программным контурным управлением.

Начало резки определяется моментом возбуждения режущей дуги. При резке необходимо поддерживать постоянное расстояние между торцом наконечника плазмотрона и поверхностью разрезаемого металла. Обычно это расстояние составляет 3-10 мм.

При установке режимов необходимо учитывать особенности резки различных металлов – низкоуглеродистых и легированных сталей, алюминия и его сплавов, меди и ее сплавов, титана, никеля и других металлов.

Резка алюминия и его сплавов

Алюминий и его сплавы склонны к образованию тугоплавких оксидов, кроме того алюминий в расплавленном состоянии активно поглощает водород. Резку алюминия и его сплавов толщиной от 5 до 20 мм проводят в азоте, толщиной от 20 до 150 мм в азотно-водородных смесях (65-68% азота 32-35% водорода). При содержании водорода свыше 35% металл поверхности реза насыщается водородом.

При ручной резке содержание водорода понижается до 20%, так как в этом случае дуга горит стабильнее и ее легче поддерживать при изменении расстояния между мундштуком и поверхностью разрезаемого металла.

Высокое качество поверхности реза обеспечивается при использовании аргоно-водородной смеси, содержащей 35-50% водорода. Использование аргоно-водородных смесей целесообразнее при резке алюминиевых сплавов толщиной свыше 100 мм.


Ориентировочные режимы плазменно-дуговой резки алюминиевых сплавов приведены


Толщина разрезаемого металла, мм Диаметр сопла, мм Сила тока, А Напряжение, В Мощность, кВт Расход газов, м3 Скорость резки, м
аргон азот водород
10 2 200 170-180 18 - 5 - 350
15 3 250 140-160 40 0.7 - 0.5 60
30 5 250 180-200 40 - 1.5 1.0 36
50 5 450 160-180 50 - 1.5 1.0 27
80 5 450 160-180 50 - 1.7 1.5 25
200 7 700 160-180 116 0.4 - 4 12

Резка нержавеющих сталей

Нержавеющие стали толщиной до 20 мм разрезаются с применением чистого азота, а при толщине от 20 до 50 мм смеси 50% азота и 50% водорода. В качестве рабочих газов при плазменно-дуговой резке низкоуглеродистых сталей толщиной до 40-50 мм применяют сжатый воздух.


Ориентировочные режимы машинной резки нержавеющих сталей


Толщина разрезаемого металла, мм Диаметр сопла, мм Сила тока, А Напряжение, В Мощность, кВт Расход газов, м3 Скорость резки, м
аргон азот водород
10 3 300 150 45 - 1 - 180
20 5 500 75 38 - 1 - 160
30 1.4 100 165 17 0.7 - 0.5 -
40 5 350 120 42 - 1.6 - 18
50 4.5 490 80 40 0.9 - - 14
75 4 500 85 43 - 1.5 - 10
100 7 700 145 100 0.4 - 4 17

Резка меди и ее сплавов

Медь и медные сплавы характеризуются высокой теплопроводностью, поэтому при их резке мощность дуги должна быть больше, чем при резке сталей. В качестве плазмообразующего газа применяют аргоно-водородную смесь, азот или атмосферный воздух. При воздушно-плазменной резке меди на поверхности реза образуется легкоудаляемый хрупкий стекловидный грат. При резке меди малых и средних толщин предпочтительнее воздушно-плазменная резка.

При резке латуни (сплав меди с цинком) используются те же рабочие газы, что и при резке меди, скорость резки увеличивается на 20-25% по сравнению со скоростью резки меди.


Ориентировочные режимы резки меди и латуни


Толщина разрезаемого металла, мм Диаметр сопла, мм Сила тока, А Напря-
жение, В
Мощность, кВт Расход газов, м3 Скорость резки, м
аргон азот водород воздух
Медь
5 3 300 75 22 - 2.2 - - 90
15 4 300 92 25 - 1.9 - - 40
25 4 350 90 31 1 - 0.5 - 15
40 7 700 120 84 0.4 - 4 10 35
100 7 700 145 101 0.4 - 4 10 10
Латунь
6 3 260 70 18 - 4.2 - - 105
30 4 350 85 30 - 3.6 - - 15
90 5 500 140 70 - 2.0 1 - 21

Литература:
И.И.Соколов, Газовая сварка и резка металлов. Изд. «Высшая школа», м., 1978.
Д.Л.Глизманенко, Сварка и резка металлов. Изд. «Высшая школа«, М., 1975.
А.Р.Кортес, Сварка, резка, пайка металлов. М.: ООО «Арфа СВ«, 1999.

Вверх

Новости



Контакты

ООО «СварКон-Сервис»
192102, Санкт-Петербург,
ул.Самойловой, д.5, лит.С
Т.ф.: (812) 336-29-52/53
info@svarcon.ru