В разделе материалов: 29
Показано материалов: 1-20 |
Страницы: 1 2 » |
Профессионально о резке
В современной промышленности используется несколько видов резки материалов: механическая, плазменная, лазерная.
Альтернативным вариантом является гидроабразивная резка, которая в
целом ряде случаев является единственно возможной. В основе данного
метода находится механическая сила герметизированной воды, смешанной с
абразивным порошком и выбрасывающейся под высоким давлением из узкого
сопла аппарата. При гидроабразивной резке исключаются пригорание и
оплавление материала в области разреза, а также деформация заготовки...
На сегодняшний день существует несколько видов резки листовых
материалов, самыми популярными из которых являются лазерная, плазменная и
гидроабразивная. Лазерная резка
считается высокотехнологичным методом, широко распространенным в
промышленности, строительстве и пр. Принцип ее основан на способности
лазерного луча нагревать и расплавлять обрабатываемый материал. Мощность
лазерного луча можно корректировать в зависимости от плотности
материала. Что же касается резки металла, лазер может справиться лишь в
случаях, когда толщина металла не превышает 20 мм...
При кислородной разделительной резке стали в соответствии с
технологическими особенностями различают резку металла малых толщин (до 5
мм), средних толщин (5—300 мм) и больших толщин (свыше 300 мм). Такое,
деление довольно условно, однако для каждого диапазона разрезаемых
толщин существуют общие закономерности. Наиболее важными технологическими параметрами кислородной резки
являются расход режущего кислорода, мощность подогревающего пламени,
скорость резки. Для расчетов расходов режущего кислорода может быть
рекомендована следующая формула, полученная на основании результатов
обработки данных ВНИИавтогенмаш и зарубежных фирм, Vкр
=0,07k2kрkпkм-1δ0.8,
(26.7), где Vкр — расход «режущего» кислорода,
м3/с; k2 — коэффициент,
учитывающий состояние металла перед резкой (k2 =
0,3 — для проката; k2=0,6 — для литья и поковок
толщиной от 0,3 до 0,6 м), kр,
kп, kм — см. табл.
26.1...
Своеобразие кислородной резки листового проката малых толщин (до 5 мм)
состоит в том, что подогревающее пламя разогревает весь лист по толщине
до высоких температур (порядка 300 °С) с образованием довольно большого
пятна. Вследствие этого шлаки, выдуваемые струей кислорода из разреза,
смачивают нижнюю нагретую кромку с образованием трудноотделимого грата...
Толщины стали более 300 мм принято называть большими. Основная
особенность резки стали больших толщин состоит в том, что необходимо
сформировать фронт окисления металла большой протяженности. Поэтому при
резке металла большой толщины требуется специальная режущая аппаратура и
особые приемы резки. Для достижения стабильных показателей
производительности, качества резки струя режущего кислорода должна
сохранять окислительную способность и кинетическую энергию на возможно
большой длине по толщине разрезаемого металла, а мощность подогревающего
пламени должна быть такой, чтобы обеспечить подогрев шлаков в нижней
части разреза и защиту режущей струи от подсоса воздуха...
Для обработки листов применяют машины и комплексы с микропроцессорным
управлением. Комплексы отличаются от машин наличием дополнительных
механизмов, обеспечивающих механизацию и автоматизацию вспомогательных
операций: загрузки и транспортировки листов в зону резки,
разборки,транспортировки и сортировки вырезанных деталей. Более высокая
производительность комплекса обусловлена более высоким коэффициентом
загрузки машины. В промышленности используются машины трех типов.
Качество кромок деталей после резки, сопоставимое с качеством после механической обработки, на порядок выше, чем после известных процессов термической резки. Скорости лазерной резки достигают ≥0,167 м/с. В большинстве случаев применений процесс является малоотходным, обеспечивает получение готовых деталей, практически не подвергнутых деформациям и не требующих последующей термомеханической обработки. Требования к процессу лазерной резки сводятся к следующему: скорость резки металлов 0,167—0,25 м/с, однослойных тканей, кожи и других материалов 0,67—1 м/с; предельные отклонения размеров деталей ± (0,05—0,2) мм; ширина реза сталей толщиной 0,5—5 мм 0,1—0,3 мм; шероховатость их поверхности реза 10—40 мкм; неперпендикулярность кромок реза сталей толщиной 0,5—5 мм 0,05—0,1 мм; на кромках допускается легко отделимый грат. Кроме листов, лазерной резке подвергают трубы, штамповки, обечайки, профильный прокат.
Ниже приводятся сведения по теоретическим основам, технологическим процессам и оборудованию для лазерной резки материалов, которая из всех технологий лазерной обработки получила наиболее широкое промышленное применение. Рассмотрены физические явления в полости реза, модели для расчета основных технологических параметров процесса. Даны рекомендации по выбору режимов резки разных металлов и неметаллических материалов с использованием непрерывного и импульсно-периодического излучения промышленных лазеров. В последних разделах описываются конструктивные схемы машин, автоматизированных комплексов и роботов для резки плоских и пространственных заготовок, а также приводятся типичные примеры промышленного применения техники лазерной резки.
Рабочую среду выбирают с учетом ее свойств и свойств обрабатываемого материала. Инертные газы обеспечивают получение наиболее чистых поверхностей реза, что особенно важно для резки цветных металлов. Двухатомные газы улучшают передачу энергии дуги разрезаемому металлу за счет механизма диссоциации — рекомбинации. Кислородсодержащие среды повышают энергетическую эффективность резки металлов, экзотермически реагирующих с кислородом, что обеспечивает для них наиболее высокую производительность резки.
В СНГ требования к качеству и точности заготовок, вырезаемых плазмой, установлены ГОСТ 14792—80. Он распространяется на детали и заготовки, вырезаемые механизированной плазменной резкой из конструкционных углеродистых сталей, нержавеющих сталей или из алюминиевых сплавов толщиной 5—60 мм. Он устанавливает предельные отклонения размеров вырезанных заготовок от заданных (или отклонения от прямолинейности), отклонения от заданной формы (перпендикулярности, плоскостности) кромок, предельные нормы шероховатости поверхностей резов и наибольшие допустимые значения зоны измененного металла (зоны термического влияния — ЗТВ резки) у кромки реза.
При механизированной резке комплект плазморежущей аппаратуры дополняется резательной машиной, осуществляющей транспортирование резака по линии реза и связанные с этим технологические переходы, включая управление рабочим током, газом и скоростью резки, а также — комплектом вспомогательных (погрузочно-разгрузочных, транспортных, санитарно-гигиенических и других) устройств, необходимых для высокоэффективной резки.
Плазма — это электропроводный газ, содержащий электроны, ионы и нейтральные молекулы. При резке используют термическую плазму с температурами (5÷30) * 103 К, получаемую в результате продувания текучей плазмообразующей среды (обычно — газа, реже — жидкости, а также газожидкостных смесей) через электрический дуговой разряд в устройстве, называемом дуговым плазмотроном.
При термической резке различают линейную и размерную точность. Линейная
точность (качество резки) характеризуется постоянством макрогеометрии
профиля реза по толщине металла и по длине в направлении резки Она
зависит в основном от параметров струи режущего кислорода и режимов
резки (скорость, расход режущего кислорода, мощность подогревающего
пламени). В соответствии ГОСТ 14792—80 качество поверхности реза
определяется сочетанием следующих показателей: отклонением поверхности
реза от перпендикулярности по толщине металла и шероховатостью
поверхности реза.
Плазменная резка сопровождается действием вредных факторов: интенсивным
высокочастотным шумом, выделением пыле-газовых смесей, содержащих
конденсат паров и оксиды металлов, озон и оксиды азота, интенсивным
излучением в оптическом диапазоне, тепловым излучением. Оборудование
для плазменной резки требует использования электрического тока высокого
напряжения, сжатых газов, включая горючие газы и интенсифицирующий
горение кислород и т. д.
Области применения и экономическая эффективность плазменной резки
определяются ее универсальностью в отношении разрезаемых металлов,
диапазона обрабатываемых толщин, достигаемыми скоростями резки и
другими ее особенностями. При резке материалов малой толщины (металлы
толщиной до 3— 5 мм) плазменная резка по качеству уступает газолазерной.
В то же время по используемому оборудованию плазменная резка
существенно доступнее и проще в эксплуатации, может выполняться как с
помощью машин, так и вручную.
По степени механизации процесса различают ручную и механизированную
резку. Ручная кислородная резка выполняется по разметке, поэтому она не
обеспечивает получения высокой точности заготовок, и применяется, как
правило, при небольших объемах резки, где применение средств
механизации экономически нецелесообразно, или при ремонтных работах.
Заводами автогенного машиностроения выпускаются различные типы ручных
резаков, которые подразделяются по назначению на резаки универсальные,
предназначенные для прямолинейной и фигурной резки стали толщиной до
300 мм, и специального значения (для резки металла больших толщин, для
срезки заклепок, вырезки отверстий, для подводной резки и т. п.).
Кислородно-дуговую резку применяют для углеродистой стали. Металл
расплавляется электрической дугой, а струя кислорода служит для
сжигания металла и выдувания шлаков из места разреза. В качестве
электродов используют стальные трубки наружным диаметром 8 мм, длиной
340—400 мм, изготовляемые протяжкой из стальной полосы. Снаружи
трубки-электроды покрывают обмазкой для устойчивости горения дуги.
Термическая резка материалов лучом лазера обладает поистине уникальными
возможностями вследствие высокой концентрации энергии, получения резов
небольшой ширины по сравнению с другими способами термической резки и
малой зоны термического влияния.
При плазменно-дуговой резке плазмообразующими средами могут служить
различные технические газы, которые по своему воздействию на катод
подразделяются на неактивные (аргон, азот, водород) и активные (воздух,
кислород).
Этот способ резки основан на расплавлении металла в месте реза
скользящей электрической дугой, горящей между угольным электродом и
металлом, с непрерывным удалением жидкого металла струей сжатого
воздуха.
|
|
|
