Способ плазменно-дуговой поверхностной резки

Способ плазменно-дуговой поверхностной резки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1 1) 654:О"0

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.12.76 (21) 2426323/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М.К .

В 23К 31/10

Государственный комитет

СССР (43) Опубликовано 30.03.79. Бюллетень № 12 (53) УДК 621.791.947. .55 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (72) Авторы изобретения

И. С. Шапиро и 3. М. Баркан (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ

РЕЗКИ

Изобретение относится к области сварочного производства, а именно к способам поверхностной плазменно-дуговой резки, и может быть использовано при выплавке глубоких канавок.

Известен способ поверхностной плазменно-дуговой выборки глубоких канавок, при котором плазменную дугу колеблют вдоль лобовой кромки реза, при этом колебания дуги вдоль линии реза последовательно чередуют с колебаниями поперек линии реза (1)

Данный способ резки может быть использован только при механизированном перемещении плазматрона вследствие необходимости его оснащения механизмами продольного и поперечного колебаний.

Известен способ плазменно-дуговой поверхностной многопроходной резки, при котором рядом с выплавляемой канавкой делают дополнительные выборки, расположенные под углом к выплавляемой канавке (2). Наличие дополнительных выборок обеспечивает удаление через них металла из полости реза при выполнении многопроходной резки.

Однако наличие дополнительных выборок обуславливает увеличение объема наплавленного металла при последующей сварке, в связи с чем указанный способ не может быть использован для выплавки дефектов сварных швов в ответственных сварных конструкциях.

Известен также способ поверхностной плазменно-дуговой резки, при котором обеспечивают выборку глубоких канавок при отсутствии поступательного перемещения плазменной дуги вдоль линии реза (3).

Недостатком известного способа являет10 ся то, что несмотря на существенное возрастание глубины выплавляемой канавки при таком способе резки, длина выплавляемой канавки является весьма ограниченной, что не позволяет использовать указанный спо15 соб для разделки дефектов большой протяженности.

Известен способ плазменно-дуговой резки, при котором скорость перемещения дуги по длине реза периодически увеличива20 ют и уменьшают по определенному закону .(4).

Однако использование данного способа для многопроходной резки, выполняемой путем последовательного выплавления ка25 навок, не устраняет скапливания выплавленного металла в полости реза, что в свою очередь обуславливает необходимость прекращения процесса резки, так как необходимо удалить металл, скопившийся в по30 лости реза. Это снижает производитель654370

3 ность обработки. Причем, чем больше длина выплавляемой канавки, тем более существенно снижение производительности обработки.

Целью изобретения является повышение производительности выборки глубоких канавок большой протяженности при последовательном выплавлении их многопроходной резкой за счет исключения остановок, связанных с необходимостью удаления металла по длине реза.

Для этого в предлагаемом способе при выполнении первого прохода периоды увеличения и уменьшения скорости резки принимают равными, затем каждый последующий проход выполняют в два приема во взаимно противоположных направлениях

«углом вперед» и «углом назад» с сохранением характера закона изменения скорости и смещением его во времени таким образом, что длину участка, на котором производят уменьшение скорости резки, принимают равным половине длины участка, на котором производят повышение скорости резки при выполнении предыдущего прохода.

На фиг. 1 показана выплавленная канавка после выполнения первого прохода в продольном сечении; на фиг. 2 — выполнение второго прохода при перемещении плазменной дуги «справа — налево»; на фиг. 3 — выполнение второго прохода при перемещении плазменной дуги «слева — направо»; на фиг. 4 — выплавленная канавка после выполнения третьего прохода в два приема в продольном сечении; на фиг. 5— изменение скорости резки по длине реза при выполнении первого прохода; .на фиг.

6 — изменение скорости резки при перемещении плазменной дуги «справа — налево» на втором проходе; на фиг. 7 — изменение скорости резки при перемещении плазменной дуги «слева — направо» на втором проходе; на фиг. 8 — изменение скорости резки при выполнении третьего прохода при перемещении плазменной дуги во взаимно противоположных направлениях.

На фигурах даны следующие обозначения: 1 — обрабатываемое изделие; 2 — полость реза; 3 — выступ в полости реза, полученный при повышении скорости резки на первом проходе; 4 — углубление в полости реза, полученное при уменьшении скорости резки на первом проходе; 5 — плазменная дуга; 6 — плазматрон для резки; 7 — металл, выплавленный на втором проходе при перемещении плазменной дуги «справа— налево»; 8 — металл, выплавленный на втором проходе при перемещении плазменной дуги «слева — направо»; а — угол наклона плазменной дуги к наружной поверхности обрабатываемого изделия при перемещении плазменной дуги на втором проходе «справа — налево»; а — угол наклона плазменной дуги к наружной поверхности обраба5

65 тываемого изделия при перемещении плазменной дуги на втором проходе «слева— направо»; h< — максимальная глубина выборки после выполнения первого прохода;

h — минимальная глубина выборки после выполнения первого прохода; h> — максимальная глубина выборки при выполнении второго прохода; h< — максимальная глубина выборки после выполнения третьего прохода; l — длина участка в полости реза максимальной глубины после выполнения первого прохода; l — длина участка в полости реза минимальной глубины после выполнения первого прохода; l> — длина участка, на котором уменьшают скорость резки при выполнении второго прохода; 4— длина участка, на котором повышают скорость резки при выполнении второго прохода; 4 — длина участка, на котором уменьшают скорость резки при выполнении третьего прохода; 4 — длина участка, на котором повышают скорость резки при выполнении третьего прохода; L — длина реза; Рр,— скорость резки при выполнении первого прохода à — максимальное значение скор рости резки на первом проходе; Р" — минимальное значение скорости резки на первом проходе; Рр, — скорость резки при выполнении второго прохода; У вЂ” максимальное значение скорости резки на втором проходе; V" — минимальное значение скора рости резки при выполнении второго прохода; VJ, — скорость резки при выполнении третьего прохода; — максимальное значение скорости резки при выполнении третьего прохода; У вЂ” минимальное значение скорости резки при выполнении третьего прохода.

Способ осуществляют следующим образом.

Выполняют первый проход периодически изменяющейся скоростью Vð, на обрабатываемом изделии 1, получают полость 2 реза, при этом длина l< углубления соответствует длине участка, на котором устанавливают минимальное значение V" скор рости перемещения плазменной дуги, а длина 4 выступов соответствует длине участка, на котором устанавливают максимальное значение У скорости перемещеРд ния плазменной дуги. Соответственно hi— максимальная глубина выборки, которая соответствует участкам, выполненным на минимальной скорости, а h> — минимальная глубина выборки, которая соответствует участкам, выполненным с максимальной скоростью. Таким образом после выполнения первого прохода получают канавку на длине реза, в которой выступ 3 в полости

654370

15

5 реза следует за углублением 4, т. с. профиль выплавленной канавки повторяет закон изменения скорости перемещения плазменной дуги. Длину участков 1 и l> принимают, как правило, равной между собой, т. е. 4,=4.

Выполнение второго прохода со скоростью 1 р, производят в два приема. Вначале плазменную дугу 5, которую возбуждают между плазматроном 6 и обрабатываемым изделием 1, перемещают под углом аг в направлении, показанном стрелкой, т. е. «справа — налево». При этом при подходе плазменной дуги к выступу 3 в полости реза уменьшают скорость перемещения плазменной дуги до значения " и на этой скорости производят поверхностную резку данного участка, причем длину реза на данной скорости ограничивают участком

l>, который принимают равным 0 5 4. На этой длине получают глубину выбираемой канавки, равную h . Затем дискретно повышают скорость перемещения плазменной дуги до значения У и на этой скорости производят поверхностную резку участка длиной l4, длина которого составляет

0,5 4+4. Так как длину 4 выбирают примерно равной длине l2, то соответственно

la 1,5 12.

При перемещении плазменной дуги со скоростью V на длине участка, равной

Рг

l, металл 7, выплавленный из полости реза, вначале выбрасывается на наружную поверхность выступа в полости реза давлением дуги и потока газа, с которого он под действием силы тяжести стекает на наружную поверхность углубления, полученного при выполнении предыдущего прохода.

Этому также способствует и пермещение плазменной дуги со скоростью V отноРг сительно непрорезаемой при данном приеме выступающей части в полости реза.

После перемещения плазменной дуги с данной скоростью и при ее соприкосновении с выступом в полости реза вновь уменьшают значение скорости до величины Р" и на данной скорости выполняют резку участка длиной 0,5 l2, после чего вновь повторяют указанные операции. После прорезания всей длины L реза по вышеуказанной схеме плазменную дугу 5 ориентируют под углом а2 и производят поверхностную резку в направлении «слева — направо». Значение угла а2 принимают равным углу аь При этом при перемещении дуги в данном направлении скорость резки над выступающей частью в полости реза уменьшают до значения У, а на прочих участках поддерживают равной У . После выполнения второго прохода в два приема «справа — налево» и «слева — направо» в метал20

65 ле получгпот канавку, нсрявномсрную по глубине. При этом на выступающих участках она имеет глубину, равную Йь а соответственно на углубленных участках — h3.

Металл 8, расплавленный в полости реза, на втором проходе при перемещении плазменной дуги «слева — направо» частично заполняет канавку, полученную при перемещении плазменной дуги «справа — налево» со скоростью V" . а частично выбраР: сывается на наружную поверхность выступов в полости реза.

Таким образом, предшествующий проход обеспечивает форму получаемой канавки таковой, что при выполнении следующего прохода большая часть выплавленного металла залегает на выступах в полости реза, т. е. выплавленный металл залегает на участках с минимальным радиусом кривизны, что обеспечивает его легкое отделение в полости реза перед выполнением последующего прохода. Этому также способствует и выполнение каждого последующего прохода в два приема «справа — налево» и «слева — направо».

Значение Р максимальной скорости

Рг перемещения дуги при выполнении второго прохода принимают таковым, чтобы при этом плазменная дуга практически не оказывала влияния на увеличение глубины выборки на данном участке, а воздействовала только на металл, выплавленный из полости реза. За счет этого обеспечивают после выполнения второго прохода глубину полости реза в выступающей части равной h .

Поэтому выполнение резки участков со скоростью У совмещают наряду с повыРг шением скорости для уменьшения проникающей способности дуги с уменьшением тока и угла наклона плазменной дуги к поверхности металла. За счет такого изменения погонной энергии по длине реза выплавленный металл всегда располагают на участках ограниченной длины, что в свою очередь препятствует скапливанию его перед дугой в полости реза и обеспечивает практически выборку канавок любой длины посредством многопроходной плазменной резки.

По аналогичному закону производят и уменьшение скорости резки при выполнении третьсго прохода, который также выполняют в два приема. Однако при этом при резке «справя — налево» значение скорости Vð, уменьшают на участке, имеющем длину l5 0,5 1ь который практически не изменил свою глубину на предыдущем проходе. За счет уменьшения скорости до значения V обеспечивают максимальРг ную глубину выборки на данном проходе, равную Ь„, а на участке, имеющем длину 4, 654370

Резка выполнялась двухпоточным плазмотроном, в котором в качестве охлаждающей среды использовался сжатый воздух.

его расход составил 12 м /час. В качестве плазмообразующей среды использовали технический азот, расход которого принимали 3,5 м /час. Величина режущего тока составляла 330А.

Известный и предлагаемый способы были опробованы применительно к выборке дефектов с глубиной залсгания 60 мм. Длина реза, на котором производилось опробованис данных способов, составляла 1 м.

Известный

Предлагаемый о о а

О»

У, б

Количество остановок, связанных с необходимостью удаления металла иа длине реза

Количество останоВОк, связанных с необходимостью удаления металла на длине реза

40 соответствснно повышают скорость резки до значения Р . При выполнении резки

«слева — направо», как и на втором проходе, за счет уменьшсния скорости на участке длиной l5 выплавляют нерасплавленные выступы в полости реза. При выполнении последующих проходов производят смещение момента идентичного изменения параметров режима по длине реза по сравнению с предыдущим проходом. Таким образом при выполнении предлагаемого способа резки углубления, полученные при выполнении предыдущего прохода, являются выступами после следующего прохода.

По мере роста числа проходов за счет снижения КПД процесса, вследствие шунтирования тока боковыми кромками реза, полученного при выполнении предшествующих проходов, уменьшается разница между максимальной и минимальной глубиной выборки, что в свою очередь способствует повышению качества кромок рсза.

Способ был опробован применительно к выборке дефектов сварных швов на стали типа AI(толщиной 80 мм.

Значение скорости перемещения плазматрона в процессе резки при использовании известного способа изменилось от 300 до

600 мм/мпн, длины участков, на которых поддерживались указанные значения скоростей, были приняты равными и составляли

60 мм.

В таблице представлены данные, характеризующие известный и предлагаемый способ.

Предлагаемый способ позволяет повысить производительность обработки за счет устранения непроизводительных расходов времени, связанных с необходимостью удаления выплавленного металла из полости реза.

Формула изобретения

Способ ил азменно-дуговой поверхностной

20 резки, при котором скорость перемещения дуги по длппс реза периодически увеличиBBIoT и уменьшают по определенному закону, от;Iичающнйся тсм, что, с целью повышения производительности выборки

25 глубоких канавок большой протяженности прп последоватсльном выплавлении их многопроходной резкой за счет исключения остановок, связанных с необходимостью удаления металла по длине реза, при вы30 полнении первого прохода периоды увеличения и уменьшения скорости резки принимают равными, затем каждый последующий проход выполняют в два приема во взаимно противоположных направлениях

35 «углом вперед» и «углом назад» с сохранением характера закона изменения скорости и смещением его во времени таким образом, что длину участка, на котором производят уменьшение скорости резки, прини40 мают равным половине длины участка, на котором производят повышение скорости резки при выполнении предыдущего прохода.

Источники информации, 45 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

ЛЪ 483855, кл. В 23К 31/10, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Ла 449788, кл. В 23К 31/10, 1972.

50 3. Авторское свидетельство СССР

Ка 495176, кл. В 23К 31/10, 1973.

4. Авторское свидетельство СССР

Уа 520215, кл. В 23К 31/10, 1974.