ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 4 2024 42 ТЕХНОЛОГИЯ Введение В настоящее время перед отечественной промышленностью остро стоит задача, связанная с высокопроизводительным производством заготовок из цветных металлов и сплавов для изготовления крупногабаритных изделий и конструкций. Газопламенная и гидроабразивная резка позволяют резать толстолистовой прокат, но обладают низкой производительностью [1–3]. Лазерная резка имеет высокую производительность, но не позволяет получать заготовки большой толщины [4, 5]. Применяемые виды механической резки металлов не обладают нужной гибкостью для производства изделий сложной формы. Одновременно высокой производительностью и возможностью получать заготовки из толстолистового проката обладает плазменная резка [6–8]. Этот метод хорошо подходит как для сталей и черных металлов [9, 10], так и для медных, алюминиевых и титановых сплавов [11–16]. Плазменной резкой возможно получение заготовок из толстолистового проката, в том числе толщиной 100 мм и более. Однако резка заготовок такой толщины при использовании плазмотронов, работающих на токе прямой полярности, является достаточно затруднительной и сопровождается значительным износом рабочих элементов [17, 18]. К тому же основные имеющиеся на рынке плазмотроны данного типа зарубежного производства и не выпускаются оте чественными предприятиями. В связи с этим требуется разработка альтернативных существующим средств плазменной резки отечественного производства. Для этих целей в настоящее время в рамках совместного проекта ИФПМ СО РАН и ООО «ИТС-Сибирь» происходит разработка оборудования для плазменной резки толстолистового проката цветных металлов и сплавов больших толщин на токе обратной полярности [13–16, 18, 19]. Резка на токе обратной полярности обладает рядом преимуществ в сравнении с прямой полярностью. В первую очередь снижается расход сопел и электродов, входящих в состав плазмотронов [17, 18]. Вторым, но не менее важным фактором, является увеличение возможной к резке толщины листового проката [15]. Плазменная резка на токе обратной полярности обладает большей производительностью при равной мощности в сравнении с прямой полярностью [18, 20–23]. Дополнительно повышается качество поверхности реза и снижается степень структурных изменений от термического воздействия [18]. В то же время плазменная резка более сложна и по отработке режимов [13–16], и по характерным особенностям деградации и износа рабочих элементов плазмотрона [18]. Несмотря на достаточно длительное время использования плазменной резки, в современной литературе практически отсутствует информация о влиянии процесса резки на структуру и качество поверхности реза листового проката толщиной 100 мм и более при использовании плазмотронов, работающих на токе обратной полярности. Целью настоящей работы является изучение организации структуры, искажения кромки, изменения химического и фазового состава при плазменной резке на токе обратной полярности алюминиевых, медных и титановых сплавов. Методика исследований Экспериментальные исследования проводились на производственном участке в ООО «ИТССибирь» и на экспериментальном оборудовании в ИФПМ СО РАН. Процесс резки выполнялся на плазмотроне с обратной полярностью, разрабатываемом в процессе проведения совместного научно-технического проекта. В качестве материала использовали плиты толщиной 100 мм из алюминиевого сплава АМг6, бронзы БрАМц9-2 и титанового сплава ВТ22 в состоянии поставки. Схема работы плазмотрона и процесса плазменной резки приведена на рис. 1, а. Резку плит 1 толщиной 100 мм производили плазменной струей 2, формируемой в среде защитного газа 3 за счет горения пусковой дуги 4 на старте процесса и рабочей дуги 5 непосредственно на рабочем режиме. Подачу защитного и плазмообразующего газа 6 в зону резки производили при фиксированном давлении в системе. Сопло 7 фиксировали гайкой 8. В сопле происходило формирование плотной вихревой струи газа и плазмы 9, образующейся за счет завихрителя 10 и горения дуги. Дополнительно на плазмотроне разрабатываемой конструкции производили впрыск воды 11 в разрядную ка-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1