Obrabotka Metallov 2015 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (68) 2015 50 технология технологий лазерной резки [1–4] показал, что наряду с обеспечением высоких показателей ка- чества реза, отсутствием образования окалины они предназначены для раскроя материалов не- значительной толщины (до 6–8 мм) при высо- кой энергоемкости процесса. Кроме этого для лазерных технологий характерны значительные капитальные затраты и сложность технического обслуживания оборудования. Плазменные методы обработки [5–9] ориен- тированы на раскрой листовых металлических материалов значительных толщин, но при этом не обеспечивается высокая точность и качество реза. Струйная гидроабразивная резка [10–12] по- зволяет получить высокую точность и хорошее качество реза, но обладает низкой производи- тельностью процесса обработки. В ряду технологий термической резки весь- ма привлекательной как с позиций достигаемой точности и качества обработки, так и экономич- ности процесса является тонкоструйная плаз- менная резка [13] как альтернатива лазерному раскрою металлических материалов [14]. Дан- ная технология является модификацией плаз- менных методов резки. Перспектива использования тонкоструйной плазменной резки в заготовительном производ- стве для раскроя листовых материалов показана в работах [15, 16]. Изучение эффективности определенного метода термической резки, к которой относят- ся как лазерная, так и плазменная технологии, предполагает количественную оценку таких по- казателей точности и качества обработки, как отклонение реза от перпендикулярности, микро- геометрия его поверхности и зона термического влияния (ISO 9013: 2002) [17]. Исследованию точностных показателей рас- кроя с позиций формирования реза при тонко- струйной плазменной резке конструкционных сталей посвящены работы [18–20], в которых показана взаимосвязь режимных параметров обработки с геометрической точностью реза и формированием его кромок. В работе [21] пред- ставлены механизмы формирования погрешно- стей при обработке криволинейных контуров и определены пути их снижения за счет назначе- ния компенсационного припуска в зоне «захода – выхода» плазменной дуги на обрабатываемый материал и выбора правильного направления обхода при обработке внутренних и наружных контуров. Вопросам математического модели- рования процесса тонкоструйной плазменной резки при формообразовании криволинейных контуров посвящены исследования [22]. Авто- рами представлены расчеты величины компен- сационного припуска при обработке сложнопро- фильных контуров с учетом перераспределения тепловых потоков при тонкоструйной плазмен- ной резке, моделированию которых посвящена работа [23]. Результаты представленных выше исследо- ваний посвящены в основном вопросам форми- рования точности при обработке углеродистых сталей, которые являются наиболее распростра- ненными конструкционными материалами. В то же время представляет интерес вопрос расшире- ния технологических возможностей тонкоструй- ной плазменной резки для обработки цветных металлов и сплавов. Так, в работах [24, 25] по- лучены результаты по выявлению технологиче- ских особенностей раскроя алюминиевых и мед- ных сплавов. Авторами отмечается образование значительной (до 9–12 ° ) конусности реза, об- условленной высокой теплопроводностью дан- ного класса материалов. Кроме этого выявлено влияние вязкости расплавов алюминия и меди на процесс гратообразования на нижних кром- ках реза. Как отмечалось, кроме показателей точности к контролируемому параметру при термических методах резки относится шероховатость поверх- ности реза. Целью настоящей работы является исследование формирования морфологии по- верхности реза алюминиевых и медных сплавов при тонкоструйной плазменной резке. Материалы и методы исследования В качестве материалов для исследований использовался алюминий марки А5М ГОСТ 21631–76 и медь марки М1 ГОСТ 495–92 в виде листового проката толщиной 3 и 2 мм, соответ- ственно. Теплофизические свойства материалов, определяющие специфику формирования кана- ла реза при тонкоструйной плазменной резке, приведены в таблице. Экспериментальные исследования проводи- ли на технологическом комплексе тонкоструй-