Patterns of reverse-polarity plasma torches wear during cutting of thick rolled sheets

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 3 2024 150 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Введение Плазменная резка различных металлов и сплавов обладает рядом преимуществ для промышленного применения, связанных с высокой производительностью, качеством реза и возможностью резки толстолистового проката [1–3]. Методом плазменной резки эффективно получают заготовки из сталей [4], а также алюминиевых [5], медных [6] и титановых [7] сплавов. При резке возможно как формирование четкого реза под углом 90° к поверхности листа, так и формирование необходимой разделки кромок под дальнейшую сварку конструкций [8]. В основном для плазменной резки применяется оборудование, работающее на токе прямой полярности [9, 10] и имеющее ограничения по резке толстолистового проката. Технология плазменной резки на токе обратной полярности позволяет повысить производительность процесса [11–14], особенно при производстве крупногабаритных заготовок. На сегодняшний день в литературных источниках присутствует достаточно небольшое количество данных по резке листового проката цветных металлов и сплавов толщиной порядка 30…100 мм [15–18]. При этом плазменная резка толстолистового проката обладает рядом сложностей, связанных с высокими значениями тока плазмообразующей дуги и интенсивным её воздействием на рабочие элементы плазмотрона. Помимо исследований, направленных на установление влияния параметров процесса резки на качество поверхности и структурно-фазовые изменения при воздействии плазменной струи на материал [12, 16], необходимо проведение работ в области изменения состояния плазмотрона при резке. Особенно это актуально с точки зрения экономической эффективности плазменной резки на токе обратной полярности, так как для неё характерна меньшая степень изнашивания элементов плазмотронов при эксплуатации [11]. Плазменная резка на токе обратной полярности, несмотря на длительное время работы, является перспективным методом для получения заготовок из толстолистового проката в промышленности. Плазменная резка на токе обратной полярности наиболее актуальна применительно к заготовкам толстолистового проката. Это обусловлено меньшими значениями тока при одинаковой толщине разрезаемых плит в сравнении с резкой на токе прямой полярности. Применяемые для резки на токе обратной полярности системы с полым анодом позволяют получить меньшую плотность тока на его поверхности в сравнении с термохимическими катодами при резке на токе прямой полярности, что также способствует повышению ресурса плазмотронов. По этим причинам плазменная резка на токе обратной полярности для толстолистового проката является более актуальной как с точки зрения экономичности процесса, так и из соображений надежности и долговечности оборудования. В этом направлении сейчас требуется развитие современных конструкторских решений и разработка оборудования для плазменной резки отечественного производства, обладающего рядом преимуществ в сравнении с имеющимися аналогами. В настоящее время в рамках совместного проекта ИФПМ СО РАН и ООО «ИТС-Сибирь» ведется разработка современного оборудования для плазменной резки толстолистового проката цветных металлов и сплавов больших толщин на токе обратной полярности. Целью работы является выявление основных закономерностей процесса выхода из строя рабочих элементов плазмотронов разрабатываемой конструкции в зависимости от различных факторов в процессе резки. Методика исследований Экспериментальные исследования выполнялись на производственном участке в ООО «ИТС-Сибирь» и на экспериментальном оборудовании в ИФПМ СО РАН. Резку осуществляли на плазмотроне с обратной полярностью, разрабатываемом в процессе проведения совместного научно-технического проекта. Схема работы плазмотрона и реализации процесса плазменной резки приведена на рис. 1, а. Резка пластин 1 выполнялась плазменной струей 2, формируемой в среде защитного и плазмообразующего газа 3 за счет горения пусковой дуги 4 на старте процесса и рабочей дуги 5 непосредственно при резке. Подача защитного и плазмообразующего газа 6 в зону резки производится при фиксированном давлении от компрессора. Сопло 7 фиксируется гайкой 8 и служит для формирования плотной струи газа и плазмы 9, формирующей-

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1