ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 4 2022 34 ТЕХНОЛОГИЯ к примеру, гидроабразивной или лазерной резке [1], однако ее преимуществом является оптимальное сочетание технологических возможностей, простоты аппаратурного оформления и производительности, в том числе при резке металла толщиной свыше 100 мм [2]. На сегодняшний день проводится ряд исследований в области плазменной резки металлов. Важным направлением исследований является получение поверхности реза металла, характеризующейся минимальными шероховатостью и геометрическими отклонениями [3–6]. Немаловажным также является минимизация изменений структуры металла под поверхностью реза, вызванных температурным воздействием плазменной струи, в том числе образование окалины [7–10]. Эти направления формируют основную задачу исследований: получение качественного реза, поскольку геометрические и структурные изменения материала обычно устраняются дальнейшей обработкой, минимизация припусков под которую определяет эффективность процесса плазменной резки. Для решения этой задачи исследователями предлагается ряд методов, связанных как с изменением аппаратной реализации процесса резки, так и с оптимизацией его параметров [11–14]. Методы оптимизации параметров режима подразумевают под собой применение различных методов математического моделирования, устанавливающих связь между геометрическими и структурными параметрами материала в области реза и рядом параметров режима процесса резки. Среди основных параметров, определяющих качество реза, рассматриваются ток и напряжение плазменной дуги, высота резки, скорость резки [15–17]. Однако все исследования ведутся преимущественно с рассмотрением разрезаемых металлов толщиной до 20 мм, резке же металлов больших толщин уделено недостаточное внимание. По мнению авторов, это связано прежде всего с ограничениями, связанными с условиями работы режущих плазмотронов. Наиболее широко применяемые плазмотроны с термохимическими катодами и работающие на прямой полярности тока имеют ограничения по мощности и числу включений, что связано с температурным режимом работы, а также износом катодных вставок из относительно дорогих и дефицитных металлов [18–20]. Для резки металлов больших толщин перспективным представляется способ резки на токах обратной полярности, при котором опорное пятно режущей дуги значительно углубляется в полость реза, а распределение теплового потока, поступающего во фронтальную кромку реза, по высоте последней более равномерное. Благодаря этому становится возможной резка металлов больших толщин, достигается лучшее качество реза по скосу кромок, меньшая ширина полости реза [21, 22]. Исходя из вышесказанного основная цель настоящей работы заключается в отработке методики плазменной резки листового проката меди, титанового и алюминиевого сплава толщиной до 40 мм с использованием плазмотрона, работающего на токах обратной полярности. Дополнительной задачей является установление влияния толщины листового проката и нестандартного расположения пластин на строение кромки реза. Методика исследований Экспериментальные исследования выполнялись на производственном участке в ООО «ИТС–Сибирь». Резку осуществляли на плазмотроне с обратной полярностью. Внешний вид установки плазменной резки представлен на рис. 1. Установка состоит из рабочего стола для установки заготовок, плазмотрона, перемещающейся каретки и направляющих для перемещения плазмотрона. В ее состав также входит блок газоподготовки и силовая установка. Использовали в эксперименте оборудование с плазмотроном с обратной полярностью. В качестве защитного газа применяли азот. В качестве экспериментального материала был использован листовой прокат меди марки М1 толщиной 40 мм, алюминиевого сплава Д16Т толщиной 12 и 40 мм, и титанового сплава ОТ4-1 толщиной 5 и 10 мм. Образцы титанового сплава толщиной 10 мм использовались в виде сложенных двух листов толщиной 5 мм. Это было сделано для дополнительного выявления особенностей резки пакетов листового проката, в значительной степени изменяющихся при наличии поверхности раздела между разрезаемыми листами. Использованные в исследовании параметры процесса резки приведены в табл. 1.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1