OBRABOTKAMETALLOV Vol. 25 No. 4 2023 217 MATERIAL SCIENCE Введение Технологии, основанные на применении плазменного воздействия на материал, широко применяются для обработки изделий [1], модификации поверхности и формирования покрытий [2], напыления [3], в также во многих других областях промышленного производства изделий из металлов, сплавов, керамик, полимеров и др. Высокая плотность энергии плазменной струи позволяет как применять её для материалов с высокой температурой плавления, так и повышать производительность связанных с ней процессов. В частности, высокая мощность плазменной струи позволяет использовать её при получении заготовок для последующего промышленного производства. В современном промышленном производстве плазменная резка наряду с лазерной или гидроабразивной является одним из наиболее часто применяемых методов получения заготовок из металлов и сплавов [4]. Плазменная резка обладает преимуществом в виде высокой производительности и возможности резки листового проката больших толщин [5]. Однако, несмотря на широкую распространенность плазменных технологий, в настоящее время ещё имеется ряд аспектов, требующих дополнительных исследований. К ним относится уменьшение шероховатости поверхности реза [6–8], снижение влияния процесса резки на структуру материала [9–11], а также повышение производительности и точности процесса резки. В отечественной промышленности дополнительной задачей является получение аналогов используемого в настоящее время зарубежного оборудования. Достижение качества реза возможно за счет оптимизации параметров процесса резки [12– 14], основными из которых являются ток и напряжение горения дуги [15–17]. Значительное влияние на процесс резки и качество поверхности реза оказывает и толщина используемого листового проката [18]. Плазменная резка толстолистового проката с использованием плазмотронов прямой полярности потенциально затруднена в связи с износом катодных вставок или температурным режимом работы [19, 20], что особенно важно при растущей потребности в импортозамещении комплектующих. Плазменная резка листового проката на токах обратной полярности имеет большую актуальность и потенциально позволяет получать более качественную поверхность реза. В связи с вышеперечисленным в настоящее время совместно «ИТС-Сибирь» и ИФПМ СО РАН производится разработка современного оборудования для плазменной резки на токах обратной полярности. В данном случае важным является установление влияния энергетического воздействия при плазменной резке, обусловленного параметрами процесса, на морфологию, структуру и механические свойства поверхностных слоёв заготовок. Такие исследования применительно к листовому прокату алюминиевых и титановых сплавов являются целью настоящей работы. Методика исследований Экспериментальные исследования выполнялись на производственном участке в ООО «ИТС-Сибирь» и на экспериментальном оборудовании в ИФПМ СО РАН. Схема процесса плазменной резки приведена на рис. 1, а. Внешний вид установки плазменной резки представлен на рис. 1, б. Установка состоит из рабочего стола, плазмотрона, блока газоподготовки, перемещающегося суппорта и направляющих. В эксперименте использовался плазмотрон с обратной полярностью. Резка алюминиевых сплавов производилась с применением плазмообразующего газа в виде воздуха. В качестве защитного и плазмообразующего газа при резке титанового сплава использовали азот. Резка образцов 1 производилась плазменной струей 2, формируемой за счет горения дуги между водоохлаждаемым электродом 3 и внутренним корпусом плазмотрона, в котором постоянно пропускался поток плазмообразующего газа 4. Для резки титанового сплава применялся защитный газ азот 5, подаваемый во внешнем контуре плазмотрона. Расплавленный металл 6 выдувался из зоны реза потоком газа. В результате резки на поверхности образцов формировалась область термически деградировавшего материала (или зона термического влияния) 7 и слой оплавленного металла (или зона плавления) 8. В качестве экспериментального материала использовался листовой прокат алюминиевых сплавов Д16АТ, АМг5 и титанового сплава
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1