книги / Плазменные технологии в сварочном производстве. Ч

Пыль и дым в значительной степени отбираются водой. Ис­ ходящий от дуги ультрафиолетовый свет также абсорбируются водой, отпадает необходимость в мерах защиты. Рез производит­ ся под водой на глубине 70-80 мм (50 мм, если режущий газкислород). При опускании горелки в начале каждой операции ре­ зания должно быть соблюдено условие, что сопло горелки подво­ дится на выбранное определенное расстояние к поверхности об­ рабатываемой детали, чтобы можно было зажечь дугу.

При резке под водяным колоколом уровень воды в ванне снижается до такого уровня, чтобы только нижняя сторона де­ тали находилась в воде (см. рис. 42). На горелке дополнительно смонтирован душ, с помощью которого создается водяная завеса вокруг режущего луча. Дым и пыль при этом способе эксплуа­ тации связываются в воде, но уровень шума и величина ультра­ фиолетового излучения выше, чем при плазменной резке под водой.

Лабораторная работа № 4 «Исследование процесса плазменной резки металлов

с комбинированной подачей газов на обратной полярности»

Цели работы:

1.Ознакомление с теоретическими и технологическими ос­ новами плазменной резки различных металлов и легированных сплавов.

2.Ознакомление с плазмотронами для плазменной резки.

3.Получение навыков практической работы с оборудовани­ ем для плазменной резки.

4.Изучение влияния режимов на энергетические и техноло­ гические характеристики плазменной резки металлов.

Методика проведения работы

Сущность процесса заключается в следующем (рис. 43). Плазменная резка производится с использованием активных окислительных сред (например воздуха) на обратной полярности плазмотроном с использованием медного электрода, защищенно­ го в зоне активного пятна дуги инертным газом. Электрод снаб­ жен высокотемпературной вставкой, например, из вольфрама.

84

пряжение дуги; щ„ - падение напряжения на участке электрод - плазмообразующее сопло; мэ с - падение напряжения на участке электрод - стабилизирующее сопло.

Схема установки для проведения исследований представле­ на на рис. 45.

Рис. 45. Схема установки для проведения исследований плазмен­ ной резки металлов с комбинированной подачей газов: 1 - элек­ трод, 2 - плазмообразующее сопло, 3 - стабилизирующее сопло, 4 - ротаметр водяной, 5 - вентиль подачи воды, 6 - термометры для измерения температуры воды на входе и выходе из плазмо­ трона, 7 - ротаметры газовые, 8 - манометры, 9 - баллон с арго­ ном, 10- компрессор, //-источник питания, 12 - разрезаемый

металл

На скорость и качество резки влияние оказывают геометри­ ческие параметры плазмотрона и технологические параметры резки (табл. 5).

Для проведения исследований используется стенд для плаз­ менной резки (рис. 46), скомпонованный на базе станка напла­ вочного У-653; плазмотроны для резки на обратной полярности с комбинированной подачей газов (конструкция кафедры свароч­ ного производства и технологии конструкционных материалов

86

Пермского государственного технического университета); ис­ точник питания тока резки от установки плазменной резки типа УПР-201. Этот источник имеет высокую надежность и широко применяется для ручной резки металлов, обеспечивая безопасность работ. Основные технические характеристики ис­ точника: напряжение холостого хода ихх= 300 В, максимальный рабочий ток /р= 200 А, период включения ПВ = 100 %.

Резка выполняется на образцах из малоуглеродистой стали типа Ст. 3, низколегированных сталях: 16Г2АФ, 09Г2С, 10ХСНД, теплоустойчивой стали 15Х5М, нержавеющей ста­ ли Х18Н10Т, алюминиевых сплавов АМгб и АМц, толщина об­ разцов 10,20,30 мм.

Контролируется максимальная скорость реза, ширина реза и качество кромок. По результатам исследований определяется тепловложение в плазмотрон Рпл, полная мощность сжатой дуги Рд, мощность части столба дуги, расположенной внутри плазмо­ трона Рт.

Рассчитывается погонная энергия реза qn (Дж/м) для раз­ личных материалов и толщин по формуле

где vp - скорость резки, м/с.

Порядок выполнения работы

1.Включается пускатель системы управления установки для плазменной резки.

2.Открывается подача воды. Измеряется расход воды Qb через плазмотрон.

3.Измеряется начальная температура воды.

4.Устанавливается разрезаемый образец на решетку, распо­ ложенную над баком с водой.

5.Включением перемещения каретки устанавливается плаз­ мотрон на начало реза, регулируется расстояние hCM.

88

7.Включается вытяжная вентиляция воздухозаборника.

8.Включается пускатель источника питания сварочного то­ ка, устанавливается сварочный ток /д.

9.Возбуждается сжатая дуга и включается перемещение плазмотрона. При контроле сквозного прорезания металла устанавливается максимальная скорость реза.

10. Измеряется напряжение на дуге и ее участках.

11. Измеряется температура воды на выходе из плазмотрона.

12.После окончания реза выключается перемещение плаз­ мотрона, отключается источник питания, компрессор и подача аргона.

13.Измеряется ширина реза и оценивается качество кромок. Проводятся аналогичные измерения при изменении параметров режима (см. табл. 5), данные измерений заносятся в таблицы.

14. Проводится расчет тепловой мощности, отведенной

вплазмотрон Р„л.

15.Проводится расчет мощности сжатой дуги и части столба дуги, расположенного внутри плазмотрона.

16.Рассчитывается погонная энергия реза для различных ма­ териалов и толщин.

17.Определяется относительное тепловложение в плазмотрон

взависимости от Ра, Рю.

18.Оформляются выводы по выполненной работе.

Техника безопасности

1. Работа на стенде для плазменной резки производится под контролем ведущего преподавателя или учебного мастера.

2.Наблюдение за зоной резки в процессе работы произво­ дится через сварочный светофильтр.

3.Работа с образцами после резки производится после их полного остывания.

4.Резка производится при включенной вытяжной вентиляции.

5.После выполнения реза производится обязательное вы­ ключение источника питания и компрессора.

6.При включении резки высоковольтным высокочастотным разрядом не допускается касание плазмотрона.

89

Контрольные вопросы

1.Сущность процесса плазменной резки металлов.

2.Особенности взаимодействия сжатой дуги с материалом при плазменной резке.

3.Разновидности плазменной резки металлов.

4.Плазмообразующие среды для плазменной резки.

5.Особенности устройства плазмотронов для плазменной

резки.

6.Основные режимные параметры плазменной резки.

7.Характерные дефекты плазменной резки металлов.

8.Что такое пленкозащитные катоды?

9.Особенности источников питания для плазменной резки? 10. Для каких толщин возможно применение плазменной

резки металлов?

11.Как распределяется энергия в сжатой дуге при плазмен­ ной резке?

12.Какие режимные параметры оказывают наибольшее вли­ яние на скорость резки?

13.Что характеризует погонная энергия резки?

14.Недостатки ВПР.

15.Особенности плазменной резки металлов на обратной по­ лярности.

Библиографический список

1.Эсибян Э.М. Воздушно-плазменная резка: состояние

иперспективы / Э.М. Эсибян // Автоматическая сварка. - 2000.- № 12.-С . 6-20.

2.Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойст­ вам газов и жидкостей / Н.Б. Варгафтик. - М.: Физматгиз, 1963. - 708 с.

3.Лакомский В.И. Оксидные катоды электрической дуги / В.И. Лакомский. - Запорожье: Интернал, 1997. - 192 с.

4.Исследование и оптимизация электроплазменной резки ме­

таллов / Ю.Я. Киселев [и др.]. - Кишинев: Штиинца, 1981. - 112 с.

5.Васильев К.В. Плазменно-дуговая резка / К.В. Василь­ ев. - М.: Машиностроение, 1974. - 111 с.

6.Эсибян Э.М. Плазменно-дуговая аппарутура / Э.М. Эси­ бян.-Киев: Техника, 1971.-162 с.

90