Вход в систему Поиск по сайтуОтправить сообщение по электронной почте

Дугове зварювання та різання металів

 
   


Плазмова зварювання та різання металів.

Бурхливий розвиток усіх галузей народного господарства викликає необхідність дедалі більшого застосування спеціальних сталей, алюмінієвих сплавів та інших кольорових і активних металів. Оброблення цих металів є однією з найбільш трудомістких і найменш продуктивних операцій. Також утруднена і зварювання деяких з них.

Відомо, що для ефективного застосування киснево-розділової різання потрібно, щоб температура згоряння металу в кисні була нижче температури його плавлення. Цими властивостями не володіють високолеговані сталі, чавуни, кольорові метали. Тому виникла необхідність розробки і застосування такого способу різання зазначених металів, при якому поряд з високою якістю реза забезпечувалася б висока продуктивність. Дослідження і практика показали, що це може бути досягнуто при застосуванні газоелектричному (плазмової) різання, яка принципово відрізняється від звичайної кисневого різання.

Якщо кисневе різання є процесом місцевого вигоряння металу вздовж лінії різу, то плазмова - процесом місцевого виплавлення металу вздовж лінії різу. Стовп зварювальної дуги також називають плазмою за тією ознакою, що сума зарядів в будь-якій частині його обсягу дорівнює нулю. Надалі термін «стовп дуги» і «плазма» буде мати однаковий зміст.

Нам відомо, що при звичайних умовах зварювання температура стовпа дуги дорівнює 810U 0, де U 0 - ефективний потенціал іонізації газу. Так, максимальна температура звичайної зварювальної дуги, що горить в чистому гелії ( U i = 24,59 в), складе 19845 o < / sup> C. При наявності в дузі парів інших елементів ефективний потенціал зменшиться і відповідно знизиться температура стовпа дуги.

Виникає питання, чому ж при зварюванні та різанні плазмовим струменем в деяких випадках отримуємо температуру 30 000 і навіть 50 000 o C. Це як ніби суперечить вищевказаному. Але насправді ніякого протиріччя немає. Температура стовпа дуги - плазми залежить від багатьох факторів, в тому числі від пружних зіткнень часток в ній. Чим їх більше, тим вища температура. Зараз уявимо собі, що ми якимось шляхом (подачею газу з боків стовпа або розміщенням дуги стороннього магнітному полі) змусимо стовп дуги стиснутися, тобто зменшити своє розтин. Тоді, через те що зварювальний струм не змінюється, кількість електронів, що проходять по перетину стовпа дуги, не зміниться, а кількість пружних і непружних зіткнень збільшиться. Температура стовпа дуги і ступінь іонізації зростають. Плазма стає більш високотемпературної і в певних умовах може досягати раніше зазначених температур

Прінціпіальная схема плазмового резкі: незалежна дуга і залежна дуга
Рис.1. Принципова схема плазмового різання:
а - незалежна дуга, б - залежна дуга
1 - вольфрамоний електрод; 2 - баластна опір робочої дуги, 3 - котушка струмового реле; 4 - джерело харчування дуги, 5 - контакти струмового реле; 6 - баластна опір чергової дуги; 7 - заготовка; 8 - наконечник; 9 - плазмовий факел; 10 - факел чергової дуги

У практиці використання плазмового струменя дуже часто для підвищення температури застосовується її примусове стиснення. Ведуться також роботи по прямому перетворенню теплової енергії в електричну пропусканням з великою швидкістю струменя газу, нагрітого до високої температури (3000 o C), через сильне магнітне поле.

Зварювання та різання з використанням тепла стислій дуги може проводитися при різних способах примусового її стискування; дуга при горінні між неплавким вольфрамовим електродом і виробом у захисному газі має вигляд конуса, розміри якого залежать від струму і напруги.

Плазмова дуга може бути незалежною і залежною (рис.1). У деяких випадках використовується незалежна дуга (ріс.1.а), що виникає між кінцем вольфрамового електрода 1 і наконечником 8. Під тиском газу, що подається в пальник, частина дуги видувається назовні у вигляді факела 10, яким зварюється або розрізається тонколистовий метал і неелектропровідних матеріали.

Товстолистовий матеріал розрізають робочої залежною дугою 9 (рис.1. Б).

Щоб отримати робочу дугу, заготівля підключається до позитивного полюса машини і на ній замикається незалежна дуга. При цьому виникає різниця потенціалів між електродом і заготівлею 7, яка більше різниці потенціалів між вольфрамовим електродом і мундштуком. Незалежна (чергова) дуга гасне, виникає потужна дуга між електродом і заготовкою. Якщо з яких-небудь причин робоча дуга гасне, то чергова знову збудиться. Залежною дугою можна різати заготовки великої товщини, застосовуючи дешевий газ азот, що стискає дугу.

Резка металу плазмової горелкой
Рис.2. Різання металу плазмової пальником
1 - пальник; 2 - заготовка; 3 - деталь, 4 - плазмовий факел

Сутність технологічного процесу різання (рис.2) полягає в тому, що під впливом тепла електричної дуги метал оброблюваного вироби плавиться, а струмінь азоту, що випливає з мундштука, видаляє розплавлений метал із зони реза. Аргон служить для іонізації повітряного проміжку між електродом і мундштуком в початковий момент. При дотику факела плазми до заготівлі і натисненні па кнопку включається газоелектричний клапан і відбувається додаткова подача газу для видалення розплавленого металу.

Рис.3. Налаштування пальника при різанні

Як електрода застосовується вольфрамовий пруток марки ВТ-15 з присадкою оксиду торію, кінець якого заточений під кутом 60-70 o. Необхідною умовою збереження правильної форми плазмового струменя є правильне центрування електрода щодо вихідного отвору мундштука. Різак встановлюється з таким розрахунком, щоб відстань між мундштуком пальника і виробом становило 6-8 мм (рис.3).

Різка виробляється на прямій полярності. У процесі різання необхідно стежити за постійним охолодженням наконечника водою (витрата води не менше 3-4 л / хв).

На початку різання відстань від мундштука до виробу повинно бути 12-14 мм для зменшення «кидка» струму в момент виникнення ріжучої дуги. Включати ріжучу дугу слід не біля початку різу, а відступивши на 5-7 мм. Різання виробляти справа наліво.

Продуктивність процесу плазмового зварювання та різання залежить від ефективної теплової потужності плазмового струменя, яка визначається струмом, напругою на дузі, складом і витратою газу, діаметром і довжиною мундштука, відстанню його до поверхні деталі і швидкістю переміщення пальника.

Дослідженнями встановлено, що чим більше струм, тим більше глибина і ширина проплавлення. Збільшення діаметра мундштука призводить до зменшення глибини провару і деякому збільшенню ширини проплавлення.

Збільшення відстані від мундштука до вироби зменшує провар, але не впливає на ширину проплавлення.

Збільшення швидкості переміщення пальника зменшує i Лубін і ширину проплавлення. Збільшення витрати газу збільшує глибину і незначно ширину проплавлення.

Швидкість різання збільшується пропорційно підвищенню струму.

Для забезпечення найбільшої продуктивності плазмового різання доцільно процес вести при максимально допустимому для вживаного обладнання зварювальному струмі й напрузі, мінімальній відстані мундштука від поверхні деталі, найменшою довжині його каналу. Повинні бути також оптимальними для даних параметрів режими зварювання та різання, витрата газу і діаметр мундштука.

Горелка для плазмового зварювання конструкції інституту електрозварювання ім. Є. О. Патона< / td>
Рис.4. Пальник для плазмового зварювання конструкції інституту електрозварювання ім. Є. О. Патона
1 - корпус, 2-цанга; ж-втулка; 4-накидна гайка; 5-втулка розрізна; 6 - мундштук внутрішній; 7-мундштук зовнішній; 8 - мундштук газового захисту; 9 - прокладка; 10 - втулка, 11 - упор

Швидкість різання можна також підвищити за рахунок застосування газів з більш високим потенціалом іонізації. Це викликано підвищенням ефективної потужності за рахунок зростання напруги на дузі. Так, при застосуванні аргону напруга становить 35 - 40 в, а застосування суміші аргону з воднем або азотом, підвищує напругу і дозволяє робити різання листів більшої товщини. Наприклад, при використанні чистого аргону на токах 250-300 а вдається різати листи з нержавіючої сталі товщиною 20-25 мм, а при додаванні до аргону 25-30% азоту можна різати листи товщиною 60 мм.

Таблиця 1. Режими зварювання тонких листів у стик
Параметри режиму Значення параметрів для різних матеріалів
малоуглеродистая сталь (товщина 0,6 мм) нержавіюча сталь 1Х1879Т (товщина 0,8 мм)
Сила струму, а 160 160
Напруга, в 29 29
Діаметр мундштука, мм 5 4
Витрата аргону, л / год
- у мундштуці 155 170
- в насадці - 580
Відстань від мундштука до виробу, мм 3 4,5
Швидкість зварювання, м / ч 10 12

Для плазмового зварювання, різання і напилення застосовуються головки різної конструкції. Але основні робочі елементи у них однакові - це вольфрамовий електрод і мундштук.

Для того, щоб плазмова головка могла нормально працювати, потрібно, щоб конструкція наконечника та системи охолодження забезпечували інтенсивне відведення тепла від його внутрішніх стінок, а конструкції вузлів кріплення - гарне центрування електрода щодо отвору в мундштуці.

Горелка для ручного плазмового різання конструкції ВНІІЕСО
Рис.5. Пальник для ручного плазмового різання конструкції ВНІІЕСО
1 - наконечник; 2 - мундштук, 3 - кільце; 4 - кожух; 5 - цанга; 6-гайка колпачковой; 7 - кришка; 8 - електрод; 9 - втулка, 10 - гвинт, 11 - токоподвод; 12 - ручка, 13 - рукав; 14 - провід ПЩ-6; 15 - провід ПЩ-4; 16 - епоксидна смола; 17 - гайка

В даний час в промисловості для обробки металів плазмовим струменем застосовують різні головки, що забезпечують як зварювання, так і різання деталей невеликої товщини. На рис.4. показана пальник конструкції Інституту електрозварювання ім. Є. О. Патона, призначена переважно для плазмового зварювання, однак вона може бути використана і для різання деталей невеликих товщин.

На рис.5. показана пальник для ручного різання плазмовим струменем конструкції ВНІІЕСО. Режими плазмового зварювання листів товщиною 0,6-0,8 мм наведені в табл. 1.

Внимание! © X51.project 2007-2014гг.
Дозволяється копіювання та інше використання матеріалів сайту при умові встановлення гіперпосилання, не забороненої до індексації пошуковими системами, на матеріал або головну сторінку сайту Дугове зварювання та різання металів.
 
Вверх | Дугове зварювання та різання металів | Администрирование | Контакты | Поиск | Карта раздела