Obrabotka Metallov 2015 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (68) 2015 51 технология Теплофизические свойства алюминия А5М и меди М1 Марка материала Плотность, г/см 3 Теплоемкость, кал/г ∙ град Теплопроводность, ккал/м ∙ ч ∙ град Температура плавления, °С Удельная теплота плавления, кДж/кг 20 °С 200 °С 500 °С А5М 2,70 0,2129 197 197 197 660 390 М1 9,00 0,0913 330 321 309 1083 213 ной плазменной резки, состав и работа которого подробно описаны в работе [26]. В качестве технологических схем раскроя алюминиевого сплава использовалась техно- логическая схема Hi-Focus с токовым режимом I = 35 А при скорости обработки V = 1,2 м/мин. В качестве плазмообразующего (режущего) газа применялся воздух при давлении 5 бар и расходе 30 условных единиц шкалы прибора установки Hi-Focus 130i, а завихряющего – азотоводород- ная смесь в соотношении 95/5 % при давлении 6 бар и расходе 75 условных единиц. Для изучения особенностей раскроя медно- го сплава применялась технологическая схема Hi-Focus, предназначенная для резки углероди- стых сталей с токовым режимом I = 35 А при скорости обработки V = 1,5 м/мин. Плазмообра- зующим (режущим) газом являлся кислород при давлении 5 бар и расходе 25 условных единиц, а завихряющим – смесь кислорода и азота при давлении 5 бар и расходе 20 условных единиц. Для оценки морфологии поверхности ис- пользован измерительный микроскоп модели Nikon MM-400, изучение трехмерного изобра- жения топографии поверхности реза проводили на комплексе ZYGO New View 7300, а профи- лографирование микрогеометрии – на профи- лографе-профилометре модели 252 с цифровой индикацией результатов измерения. Результаты и обсуждения Анализ поверхности реза алюминия (рис. 1) свидетельствует о неоднородности ее морфоло- гии и наличии определенной доли грата на ниж- ней кромке. В работе [24] представлены результаты, под- тверждающие зависимость гратообразования от скорости обработки. Увеличение количества грата наблюдается при снижении скорости реза. Исключить гратообразование при раскрое алю- миния не представляется возможным даже при обработке на максимально допустимых ско- ростях обработки (рис. 1). Образование грата объясняется действием нескольких факторов. Во-первых, гратообразование при термических методах раскроя во многом определяется эф- фективностью удаления газодинамическими потоками продуктов расплава из канала реза. В основном это зависит от рационального соче- тания таких параметров плазмообразующего и завихряющего газов, как давление и расход. Их значения соответствуют выбранным технологи- ческим схемам раскроя определенного класса материала. Во-вторых, эффективность истече- ния продуктов расплава из зоны реза определяет- ся его вязкостью. Алюминий обладает высоким значением кинематической вязкости, которое составляет 1,1 ∙ 10 –6 м 2 /с, что обусловлено низкой плотностью материала (см. таблицу). Третьей вероятной причиной, и, возможно, определяющей в повышенном гратообразова- нии при раскрое алюминиевых сплавов, являет- ся образование тугоплавких оксидов алюминия при взаимодействии его расплава с растворен- ным кислородом воздуха, используемого в дан- ной технологической схеме в качестве плазмо- образующего газа. Появление подобного рода Рис. 1. Морфология поверхности реза алюминия А5М