Obrabotka Metallov. 2016 no. 1(70)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (70) 2016 23 ТЕХНОЛОГИЯ (США), показал, что в условиях серийного про- изводства для раскроя листовых металлических материалов (углеродистых и нержавеющих ста- лей, цветных металлов и сплавов) в широком диапазоне толщин (от 0,5 до 80 мм) весьма при- влекательной является современная технология тонкоструйной плазменной резки [6], которую авторы статьи [7] рассматривают как альтерна- тиву лазерной резке. Результаты экспериментальных исследова- ний по оценке точности [8], качества [9] при об- работке различных материалов – конструкцион- ных углеродистых [10] и нержавеющих сталей [11], а также медных и алюминиевых сплавов [12, 13] подтвердили эффективность использо- вания данной технологии раскроя. Дальнейшие исследования, направленные на расширение технологических возможностей тонкоструйной плазменной резки, позволили выявить перспек- тивы данной технологии в раскрое композиций, представляющих собой соединение разнород- ных металлических материалов [14–16]. В этих работах дана оценка точностных характеристик реза биметаллических композиций, выполнен- ная согласно рекомендациям ISO 9013: 2002 [17], при использовании различных технологи- ческих схем тонкоструйной плазменной резки. Однако остается открытым вопрос о механизмах формирования канала реза в биметаллических композициях, накладывающих определенные ограничения на выбор технологических параме- тров процесса. Целью настоящей работы является изучение особенностей формирования канала при тонко- струйной плазменной резке биметаллической композиции «сталь Ст3 + алюминий А5М». Материалы и методы исследования Экспериментальные исследования прово- дились на технологическом комплексе тонко- струйной плазменной резки, структура и состав которого представлены в работе [10]. В качестве материалов для раскроя использовались биме- таллические соединения, полученные сваркой взрывом [18–19]. Для плакирования был выбран листовой прокат стали Ст3 (ГОСТ 380-2005) [20] толщиной 3 мм, а в качестве плакирующего мате- риала – листовой прокат алюминия А5М (ГОСТ 21631–76) [21] толщиной 3 мм. Выбор столь раз- нородных, в первую очередь по теплофизическим характеристикам, материалов в композиции и определяет специфику формирования канала реза при тепловом воздействии. В таблице приведены теплофизические характеристики материалов ис- следуемой биметаллической композиции. Теплофизические характеристики стали Ст3 и алюминия А5М 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 Ст3 7,80 0,1077 63 53 37 1539 277 А5М 2,70 0,2129 197 197 197 660 390 Изучение структурно-фазового состояния материала в зоне реза проводилось с использо- ванием оптической микроскопии на микроскопе модели Axio Observer A1m при съемке камерой AxioCam MRc5. Для исследования тонкого стро- ения материала использовался растровый элек- тронный микроскоп модели CarlZeiss 1540 с по- левой эмиссией катода. Анализ результатов химических процессов, протекающих в канале реза при тонкоструйной плазменной резке, проводился методом рентге- новской дифрактометрии [22] на дифрактометре модели ARL X’TRA с использованием медной рентгеновской трубки в качестве источника из- лучения. Результаты и обсуждения При использовании технологической схемы Hi-Focus plus для раскроя пакета со стороны ста- ли и с учетом строения плазменной дуги в кана- ле реза [23] предполагалось, что максимальная теплопередача от участков плазменного столба дугового разряда и анодного пятна будет про-