Obrabotka Metallov 2014 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (63) 2014 47 ТЕХНОЛОГИЯ провождается низким качеством реза, что требу- ет назначения излишних припусков и введения дополнительных обдирочных операций по их удалению. Применение современных технологий, таких как лазерная [3–5], струйная гидравлическая, тонкоструйная плазменная обработка, позволи- ло повысить точность и качество реза [6, 7]. Теоретические и экспериментальные ис- следования теплофизических процессов в зоне обработки металлических материалов при тон- коструйной плазменной резке [8] говорят об эф- фективности использования данного теплового источника как инструмента для разделительной резки листовых материалов в широком диапазо- не толщин с высокой производительностью про- цесса. В работах [9,10] авторами дан анализ совре- менного состояния заготовительной стадии ма- шиностроительного производства при раскрое листовых материалов. Экспериментально дока- зана возможность исключения стадий предвари- тельной механической обработки в технологи- ческом процессе изготовления деталей машин. Для эффективного внедрения того или ино- го метода разделительной резки на заготови- тельной стадии процесса необходимо создание технологических рекомендаций для обработки определенного класса материалов. Настоящая статья посвящена выбору техно- логических схем и оптимизации режимных па- раметров тонкоструйной плазменной резки кон- струкционных сталей по критериям точности и качества реза. Методики экспериментальных исследований Для проведения исследований в качестве ма- териала была выбрана конструкционная угле- родистая сталь обыкновенного качества марки сталь Ст3 в виде листового проката [11]. Раскрой листовых материалов осуществлял- ся на технологическом комплексе тонкоструй- ной плазменной резки, состоящем из следую- щих основных блоков: система ЧПУ BURNY PHANTOM ST 1 , координатный стол с порта- лом 2 , плазмотрон PerCut 160 3 , источник тока Hi – Focus 130i с газовой консолью 4 , газобал- лонное оборудование 5 (рис. 1). Рис. 1. Технологический комплекс тонкоструйной плазменной резки Система ЧПУ обеспечивает перемещение плазмотрона по заданной траектории, а рас- крой осуществляется по программе обработки единичной детали или по программе раскладки деталей в пределах листа с учетом информации о настройках процесса для обеспечения требуе- мой точности формообразования [6,12]. Источник технологического тока Hi – Focus 130i обеспечивает требуемые энергетические параметры процесса, а встроенная газовая кон- соль – расходы плазмообразующего и завихря- ющего газов. Тонкоструйная плазменная резка является сложным электрофизическим процессом, точ- ность и качество реза при котором зависят от многих факторов, включая энергетические па- раметры (напряжение и ток дуги), состав, дав- ление и расход плазмообразующих (режущих) и завихряющих газов, факельный зазор, скорость реза, теплофизические свойства и химический состав обрабатываемого материала. Составы плазмообразующего и завихряюще- го газов определяются классом обрабатываемого материала. Если при раскрое конструкционных углеродистых сталей в качестве плазмообразую- щего газа используется кислород, то его приме- нение для легированных сталей нежелательно, так как активное окисление металла в зоне реза приводит к образованию тугоплавких оксидов с образованием окалины на поверхности реза. Поэтому для раскроя металлов данного класса в качестве плазмообразующего газа используется чистый азот либо азото-водородная смесь в со- ставе 95 % N и 5 % H. Однако применение азота