Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 2 2018 19 TECHNOLOGY рийного масштаба выпуска продукции. Следует отметить, что доля серийно выпускаемых изде- лий в современном машиностроении превышает 60 % общего объема производства. Все большее распространение в заготови- тельном производстве получают термические методы листового раскроя материалов, такие как кислородная [1–3], лазерная [4–7], плаз- менная резка [8–18]. Интенсивное развитие высокоэнергетических процессов в настоящее время позволило разработать новые эффектив- ные технологические решения и создать совре- менное оборудование для их реализации. Так, совершенствование плазменных технологий в области резки металлических материалов привело к созданию новой модификации плаз- менного раскроя – тонкоструйной плазменной резки, что позволило рассматривать ее как аль- тернативу лазерной резке с позиции точности и качества раскроя металлических материалов [19, 20]. Появление новых конструкционных материалов, в том числе и биметаллических композиций, также требует поиска эффектив- ных технологий для их обработки. В работах [21–23] показаны перспективы использования тонкоструйной плазменной резки для решения этих задач. Существующие технологические схемы тонкоструйной плазменной резки HiFocus, HiFocus plus , HiFocusF ориентированы на до- стижение определенных показателей точно- сти и качества реза различных материалов в установленном ряду толщин раскроя [24–26]. Предлагаемые заводом-изготовителем техно- логические рекомендации по каждой схеме ориентировочны и зачастую не соответствуют получаемым на практике результатам. Сведе- ния по обработке новых классов материалов, в частности биметаллических композиций, в рекомендациях производителя оборудования вообще отсутствуют. Настоящая статья посвящена анализу су- ществующих технологических схем по обе- спечению точности и качества реза на примере раскроя конструкционной стали и выработке технологических решений по повышению их эффективности при обработке металлических материалов, в том числе и их композиций. Методика экспериментальных исследований Для исследования процессов формообразо- вания в настоящей работе использовалась ма- шина термической резки «Термит ППл» на базе установки тонкоструйной плазменной резки HiFocus 130 производства фирмы Kjellberg (Гер- мания), состав и технические характеристики которой подробно описаны в работе [24]. Ма- шина термической резки предназначена для рас- кроя листовых материалов из конструкционных нержавеющих сталей, а также сплавов на основе алюминия. Конструкционные стали являются наиболее востребованными в промышленности, что под- тверждается данными работы [27]. Кроме того, по результатам, опубликованным в работе [28], эта тенденция должна сохраниться до 2030 г. В общем объеме потребляемой стали в РФ ли- стовой прокат согласно аналитическим данным [29] на 2011 г. занимает 56 %. В связи с этим для исследования был выбран листовой прокат из конструкционной стали обыкновенного ка- чества Ст3сп с химическим составом и механи- ческими свойствами, соответствующими ГОСТ 380–2005 [30]. Предельные значения толщин разрезаемого материала выбирались исходя из условия его га- рантированной пробивки и раскроя согласно реа- лизуемым технологиям. Для технологии HiFocus был выбран листовой прокат толщиной 3, 4, 5, 6, 8 мм, для технологии раскроя HiFocus plus толщи- ны составляли 4, 6, 10, 16, 20 мм, для технологии HiFocusF – 3, 6, 10, 16, 20 мм. Результаты тонкоструйной плазменной рез- ки как термического метода раскроя регламен- тируются стандартом ISO 9013:2002, в котором точность и качество реза оцениваются углова- тостью кромок реза и средней высотой профиля Rz5. Так как производитель оборудования регла- ментирует и величину отклонения от перпен- дикулярности реза, в настоящих исследованиях приведена оценка данного параметра для сопо- ставления результатов. Необходимость норми- рования такого параметра, как ширина реза, не входящего в определение стандарта, связана с тем, что он ответствен за обеспечение точности линейных размеров при раскрое и используется как корректирующий параметр в управляющей