Obrabotka Metallov 2014 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (63) 2014 48 ТЕХНОЛОГИЯ приводит к образованию нитридов на поверхно- сти реза, что впоследствии ухудшает сваривае- мость деталей. Назначение рабочих давлений и расходов используемых газов в основном определяется толщиной реза, а соответственно и силой тока плазменной дуги. Напряжение последней зави- сит от величины факельного зазора (расстояния от плазмотрона до обрабатываемой поверхно- сти). Увеличение напряжения от оптимального ухудшает точность реза (в первую очередь от- клонение кромок от перпендикулярности) и уве- личивает гратообразование. Снижение напряже- ния вследствие уменьшения факельного зазора приводит к преждевременному сгоранию сопла [13], что сопровождается снижением точности формообразования при обработке [14,15]. Таким образом, для оптимизации процесса тонкоструйной плазменной резки по оценкам точности и качества обработки, гратообразо- вания, зоны термического влияния в качестве управляющих факторов процесса следует счи- тать ток плазменной дуги и скорость реза. Оценка точности реза проводилась на по- перечных шлифах образцов после раскроя и за- ключалась в определении углов наклона кромок реза в соответствии с рекомендуемой методикой по ISO 9013: 2002 (рис. 2). Угловое отклонение кромок реза от перпендикулярности (  1 ,  2 ) оце- нивалось на базовой длине, значение которой определялось как ( S – 2  a ), где S – толщина реза;  a – зависит от толщины реза и определяется по таблице. Качественная оценка состояния поверхно- сти реза и количества грата на нижней кромке осуществлялась на микроскопе МБС-10. Для количественной оценки шероховатости исполь- зовался профилограф-профилометр модели 252. Изучение морфологии поверхности реза прово- дилось с помощью комплекса изучения топогра- фии поверхности ZIGO New View 7300. Зависимость величины Δ a от толщины реза Толщина реза, мм  a , мм S ≤ 3 0,1 3  S ≤ 6 0,3 6  S ≤ 10 0,6 10  S ≤ 20 1,0 20  S ≤ 40 1,5 Результаты и обсуждения Оптимизация процесса плазменного рас- кроя по критерию качества обработки пред- полагает установление значений режимных параметров – тока плазменной дуги и скорости реза. При этом необходимо иметь в виду, что для каждой толщины обрабатываемого материала определенного класса и марки существует кри- тическое значение скорости реза для конкретной величины тока дуги, выше которой не достига- ется сквозной прорез материала. Исходя из этих соображений разработчиком оборудования тон- коструйной плазменной резки (фирма Kjellberg, Германия) был предложен ряд технологических схем (Hi-Focus, Hi-Focus plus , Hi-FocusF) с опреде- лением области их распространения для разде- лительной резки материалов в различном диапа- зоне толщин. Класс обрабатываемого материала в пределах технологических схем определяет на- бор плазмообразующего и завихряющего газов и значения их параметров (расход и давление), что обусловливает необходимый характер разви- тия газо- и гидродинамических процессов в зоне реза. На рис. 3 показан реализуемый диапазон скоростей обработки в зависимости от толщи- ны реза конструкционных сталей при значениях тока дуги, соответствующих технологической схеме Hi-Focus. Данная технологическая схема ограничена диапазоном токовых значений от 20 до 50 А, что обеспечивает обработку листовых конструкци- онных сталей толщиной от 0,5 до 8 мм. Диапазон скоростей реза находится в пределах от 0,5 до 5 м/мин. При этом в качестве плазмообразую- щего газа используется кислород с параметра- ми давления 5 бар и расхода от 10 до 25 услов- Рис. 2. Схема определения отклонения кромок реза от перпендикулярности в соответствии с ме- тодикой по ISO 9013: 2002