ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 4 2024 44 ТЕХНОЛОГИЯ меру через отверстие в рабочем электроде 14. Такое положение требовалось для повышения качества реза и снижения износа сопла и электрода [16, 18, 19]. Во избежание перегрева сопла и электрода обеспечивали постоянный поток воды 12 через каналы в корпусе 13. За счет особенностей конструкции плазмотрона поток 13 сначала проходил через сопло и электрод, потом частично на выход из корпуса, а частично в разрядную камеру. Подвод тока к электроду осуществляли через медный соленоид 15, дополнительно формирующий магнитное поле для фокусирования потока плазмы и электрической дуги. Внутренний корпус плазмотрона 16 с каналами подачи воды и воздуха изготовлен из фторопласта, а внешний корпус 17 – из стали. Рабочий электрод 14 и сопло 7 изготовлены из меди марки М1. На старте процесса расстояние между плазмотроном и плитой увеличивали (рис. 1, б), а после стабилизации процесса горения дуги снижали (рис. 1, в). При резке «водяной туман» вокруг плазменной струи значительно изменялся за счет пульсации давления в разрядной камере (рис. 1, в, г). Вокруг зоны реза формировалось большое количество продуктов горения металла, вытесняемых потоком защитного газа (рис. 1, д). Ток электрической дуги при резке составлял от 350 до 370 А, напряжение – от 370 до 400 В, высота плазмотрона над поверхностью плиты при резке – от 16 до 25 мм. Давление газа составляло от 2,0 до 4,0 бар, давление воды в системе до входа в контур охлаждения плазмотрона – 6 бар, зазор между соплом и электродом – от 0,5 до 2,0 мм. Скорость резки – от 250 до 3000 мм/мин. В качестве плазмообразующего и защитного газа использовали воздух. После получения экспериментальных образцов из них электроэрозионным методом (на станке DK7750) производили вырезку металлографических шлифов для структурных исследований. Исследования структуры и морфологии поверхности реза производили на оптическом микроскопе «Альтами МЕТ 1С», лазерном сканирующем микроскопе Olympus LEXT 4100 и растровом электронном микроскопе Zeiss LEO EVO 50, совмещенном с системой для микрорентгеноспектрального анализа. Искажение геометрии реза определяли по максимальному отклонению поверхности реза от перпендикулярности с помощью макроструктурных изображений, полученных методом оптической микроскопии. Результаты и их обсуждение В ходе плазменной резки плит толщиной 100 мм формировалась специфическая структура вблизи поверхности реза и характерный для плазменной резки макрорельеф (рис. 2). На поверхности реза алюминиевого сплава и бронзы присутствует большое количество следов течения металла по поверхности кромки в процессе резки (рис. 2, а, в). Поверхность реза титанового сплава не проявляет настолько выраженных следов течения металла и характеризуется наличием микротрещин (рис. 2, д). Наиболее выражено искажение кромки реза алюминиевого и медного сплавов в центральной части (II на рис. 2, б, г), для титанового сплава – в нижней части кромки (III на рис. 2, д). Наиболее грубый рельеф для образцов всех сплавов наблюдается в нижней части пластины (III), а наиболее однородной является верхняя часть реза (I). В структуре приповерхностной зоны образцов всех трех типов можно выделить области оплавленного металла, зону термического влияния и основной металл с неизмененной структурой. Наименее подвержена термическому воздействию структура бронзы БрАМц9-2, наибольшая величина зоны термического влияния отмечается для сплава ВТ22, а для сплава АМг6 характерна большая толщина зоны оплавленного металла. Как будет показано далее, такое положение обусловлено термическими условиями, составом сплавов, их температурой плавления и теплопроводностью. Поверхность алюминиевого сплава АМг6 после резки проявляет различное строение в верхней, центральной и нижней частях реза (рис. 3, а–в). Более равномерной является верхняя часть, а в нижней содержится большее количество пор и следов окисления. При исследовании микроструктуры выявляется формирование микротрещин (1 на рис. 3, г) и мелких пор сферической формы (2 на рис. 3, г). По данным энергодисперсионного анализа (ЭДС), в поверхностных слоях присутствует достаточно большое количество кислорода. В структуре поверхностного слоя (рис. 4, а–д) выделяются
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1