Development of plasma cutting technique for C1220 copper, AA2024 aluminum alloy, and Ti-1,5Al-1,0Mn titanium alloy using a plasma torch with reverse polarity

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 4 2022 36 ТЕХНОЛОГИЯ О к о н ч а н и е т а б л. 1 T h e E n d Ta b l e 1 Сплав / Alloy S, мм / S, mm Номер режима / Mode No. Задержка прожига, с / Delay of pierce, s Высота прожига, мм / Height of pierce, mm Высота резки, мм / Cutting height, mm I, А / I, А U, В / U, V V, мм/ мин / V, mm/ min Д16Т 40 9 0,6 – 4,0 300 205 750 Д16Т 40 10 0,6 – 4,0 300 205 800 М1 40 1 0,5 6,35 6,35 300 205 450 М1 40 2 2,0 6,35 4,35 300 205 450 М1 40 3 2,0 6,35 4,35 300 205 300 М1 40 4 4,0 6,35 4,35 300 205 250 М1 40 5 6,0 6,35 4,35 300 205 150 М1 40 6 6,0 4,0 4,35 300 205 150 М1 40 7 6,0 4,0 4,35 300 205 100 Параметры процесса плазменной резки определяли эмпирически на основании типовых параметров, используемых при резке металлов и сплавов на стандартном оборудовании. Длину реза варьировали от 100 до 300 мм. Подбор параметров осуществляли до достижения относительно равномерного реза, который определяли с использованием визуально-измерительного контроля. Методически работы строилась таким образом, чтобы в процессе испытаний была определена оптимальная скорость резки, необходимая для наиболее быстрого получения качественного реза с наименьшими искажениями макрогеометрии, зоной термического влияния и наиболее равномерной поверхностью реза. Для этого изначально использовались различные параметры тока и скорости резки, после чего при удовлетворительном качестве реза производилось увеличение скорости резки. При неудовлетворительном качестве реза скорость снижалась. Дополнительно осуществлялся подбор параметров времени и высоты прожига, высоты резки и др. После проведения экспериментальных работ по плазменной резке производились исследования поверхности реза образцов как с помощью визуально-измерительного контроля со съемкой поверхности, так и с помощью камеры Pentax K-3 с фокусным расстоянием объектива 100 мм. Для металлографических исследований образцов использовался оптический микроскоп Альтами МЕТ 1С. Микротвердость определяли с использованием твердомера Duramin 5. Измерения микротвердости проводили на металлографических шлифах начиная с 10 мкм от поверхности реза. Глубина, на которую определяли изменения микротвердости, выбиралась исходя из размера зоны термического влияния. Вырезка образцов для исследований осуществлялась электроэрозионным методом на электроэрозионном станке DK7750 поперечно плоскости реза. Дополнительно с использованием конфокального микроскопа Olympus LEXT 4100 оценивалась поверхность реза с определением высоты неровностей над поверхностью реза. Общие выводы о качестве реза формулировались исходя из оценки всех основных факторов и зависели от суммарной глубины от поверхности реза микронеровностей, нарушения макрогеометрии и зоны термического влияния. Дополнительно учитывалось расположение указанных дефектов, так как нарушение макрогеометрии реза и зона термического влияния частично пересекаются. Результаты и их обсуждение В процессе плазменной резки образцов металлов и сплавов на поверхности реза формируется специфический рельеф, имеющий различное строение для различных сплавов. Например, поверхность реза титанового сплава для большинства образцов характеризуется наличием регулярного рельефа, различающегося в верхней и нижней части (1, 2, рис. 2, а). Причем достаточно четко различается внешний вид поверхности образца в верхней и нижней части реза, что мо-

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1