Способ электроконтактной резки металлических материалов
Патент 2183151
Авторы
Классы МПК
Способ электроконтактной резки металлических материалов
Реферат
Способ может быть использован при разделительных операциях. Инструмент устанавливают выше разрезаемого изделия, подают и приводят его во вращение. Подачу инструмента осуществляют с постоянным усилием за счет его силы тяжести. В зависимости от величины усилия подачи инструмента определяют угол наклона линии реза к горизонту по формуле. Усилие подачи инструмента определяют по формуле в зависимости от скорости резания, свойств материала и размеров заготовки, режимов процесса, размеров дискового электрода и т.п. Способ может быть осуществлен в полевых условиях и позволяет сократить время резки. 1 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электрическим методам обработки, и может быть использовано при разделительных операциях.
Известны способы резки ручной электрической машиной, например ИЭ-2011[1] . Машина предназначена для резки заготовок вручную в нестационарных условиях. Основной недостаток этого способа заключается в том, что ручная резка указанной машиной неудобна, так как машину массой 6,2 кг ориентировать в пространстве и осуществлять подачу продолжительное время утомительно. Другим недостатком является то, что существует опасность поражения оператора осколками инструмента при его разрушении. Существует способ электроконтактной обработки, осуществляемый вращающимся дисковым электродом [2]. В данном способе резку проводят за счет приведения дискового электрода во вращение и осуществления его подачи. Глубина реза зависит от силы тяжести инструмента и усилия, приложенного к нему. Недостатком такого способа является наличие следящего устройства за скоростью подачи и усилием прижима. Задача изобретения - сокращение времени резки и упрощение способа электроконтактной резки. Поставленная задача решена тем, что в известном способе электроконтактной резки, включающем подачу инструмента и приведение его во вращение, согласно изобретению инструмент устанавливают выше разрезаемого изделия, подачу инструмента осуществляют с постоянным усилием за счет его силы тяжести, при этом в зависимости от величины усилия подачи инструмента Gn определяют угол наклона линии реза к горизонту по формуле: где Gn - усилие подачи инструмента; Gдв.ч. - вес движущихся частей установки. Усилие подачи инструмента определяют по формуле: где vn - скорость резания, м/с; 3 - плотность материала заготовки, кг/м3; Н3 - толщина разрезаемой заготовки, м; bд - толщина дискового электрода, м; с - удельная теплоемкость материала заготовки, Дж/кгград; Тпл - температура плавления материала заготовки, oС; Тс - температура окружающей среды, oС; q - удельная теплота плавления материала заготовки, Дж/кг; U - напряжение источника питания, В; I - сила тока, А; 3 - доля энергии разряда, переданная заготовке; n - число оборотов дискового электрода, об/мин; rд - радиус дискового электрода, м; kтp - коэффициент трения скольжения. Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где изображена схема установки для электроконтактной резки. Диск пилы 1, закрепленный на валу электродвигателя, установленного на тележку 2, движется к заготовке 3 по направляющим 4, наклоненными к горизонту под углом , за счет силы тяжести Gт. При этом подача происходит за счет тангенциальной составляющей силы тяжести. Отличительная черта заявленного способа заключается в том, что усилие подачи задают постоянным, зависимым от угла наклона направляющих к горизонту. Для увеличения усилия подачи увеличивают угол наклона и, наоборот, для уменьшения усилия - уменьшают угол наклона. При резке тележку, на которой расположен электродвигатель с диском - пилой, устанавливают на направляющие выше разрезаемой заготовки и подводят к ней, после чего подают напряжение. Ниже приведен пример конкретного применения для резки листа из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, длиной 500 см, время резки 19,6 с. Gдв.ч.=10 кг, rд=10 см, bд=1 мм; для нержавеющей стали 12Х18Н10Т: 3 =7800 кг/м3, 0,71 Дж/кгград, Тпл=1400oС, q=227 кДж/кг, Н3=3 мм, U=5 B, I=500 A. Для вычислений воспользуемся формулой где 3 - доля энергии разряда, переданная заготовке; U - напряжение источника питания, В; I - сила тока, А; Hp - удельная энтальпия расплава; Ho - удельная энтальпия предварительно нагретой заготовки; bд - толщина дискового электрода, м; Н3 - толщина разрезаемой заготовки, м; 3 - плотность материала заготовки, кг/м3; используя некоторые упрощения Hpс(Tпл-Тс)+q, где с - удельная теплоемкость материала заготовки, Дж/кгград; Тпл - температура плавления материала заготовки, oС; Тс - температура окружающей среды, oС; q - удельная теплота плавления материала заготовки, Дж/кг; а также учитывая, что появляется тангенциальная составляющая силы тяжести и заготовка предварительно не нагревается, имеем: Необходимый угол наклона линии реза к горизонту Заявляемый способ можно осуществить в любых полевых условиях при значительном сокращении затрат времени и энергии по сравнению с прототипом, например, для нержавеющей стали 12Х18Н10Т время резки заготовки длиной 5 м составит всего 19,6 с при угле наклона линии реза 51 градус к горизонту. По прототипу резка проводится в помещениях и затраты времени составляют более минуты. Источники информации 1. Электрическая отрезная ручная машина. И.Я. Шестаков, Ю.П. Колесников, В. А. Кузьменко. Сборник трудов Сибирской аэрокосмической академии. Красноярск, 1997. 2. Попилов Л.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов: Справочник - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1982-с. 142. 3. Перспективные материалы, технологии, конструкции: Сб. науч. тр./ Под ред. проф. В.В. Стацуры. - Вып.4. - Красноярск: САА. 1998.-с. 643-648.Формула изобретения
Способ электроконтактной резки изделий из металлических материалов, включающий подачу инструмента и приведение его во вращение, отличающийся тем, что инструмент устанавливают выше разрезаемого изделия, подачу инструмента осуществляют с постоянным усилием за счет его силы тяжести, при этом в зависимости от величины усилия подачи инструмента Gn определяют угол наклона линии реза к горизонту по формуле где Gn - усилие подачи инструмента; Gдв.ч - вес движущихся частей установки, а усилие подачи инструмента определяют по формуле где vn - скорость резания, м/с; з - плотность материала заготовки, кг/м3; Н3 - толщина разрезаемой заготовки, м; bд - толщина дискового электрода, м; с - удельная теплоемкость материала заготовки, Дж/кгград; Тпл - температура плавления материала заготовки, oС; Тc - температура окружающей среды, oС; q - удельная теплота плавления материала заготовки, Дж/кг; U - напряжение источника питания, В; I - сила тока, А; з - доля энергии разряда, переданная заготовке; n - число оборотов дискового электрода, об/мин; rд - радиус дискового электрода, м; kтp - коэффициент трения скольжения.РИСУНКИ
Рисунок 1