Способ настройки режима при плазменнодуговой резке

Способ настройки режима при плазменнодуговой резке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н H, < >659325

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социапистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (22) Заявлено 22.02.77 (21) 2464262/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллете. .ь Хо 16 (45) Дата опубликования описания 22.0G.79

Государстненный комитет ио лепам изобретений и открытий (о ",, ДК 621.79! .755 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. С. Шапиро, 3. M. Баркан, В. Л. Кораблев, А. П. Королев и В. М. Ямпольский (71) Заявитель (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ РЕЖИМА

ПРИ ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ РЕЗКЕ

Изобретение относится к области сварочного производства, касается спо=оба настройки режима при плазменно-дуговой резке, который выполняется до начала резки и»рс п<азначен преимущественно для резки малых толщин соплами с диаметром отверстия канала менее 1,0 л<л<.

Эффективность выполнения плазмсннодуговой резки возрастает с увеличением плотности тока в канале сопла дугового плазматрона. Данный технологический процесс всегда рационально выполнять на предельно допустимых значениях тока режущей дуги. Однако определение данного тока представляет известную сложность, так как при прсвышении током данного значения возможно двойное дугообразование, которое в большинстве случаев обуславливаег разрушение канала сопла плазматрона. Поэтому в большинстве случаев плазменную резку выполняют на токах существенно меньших предельно допустимых значений.

Данное обстоятельство в свою очередь обуславливает снижение производительности обработки металла, хотя при этом и гарантируется отсутствие двойного дугообразования.

Известен способ контроля и регулирования режима работы плазматрона, при котором предельно допустимый ток определяют по появлению первого импульса поы-.и ения напряжения между электродом и соплом (1).

Недостатком известного способа является оснащение плазменной установки с»«пиальнымн датчикам и, сигнализирующпмп о возникновении так называемой двойной дуги.

Известен способ повышения стойкое;I: сопла плазматрона к двойному дугообраз; ванио, при котором предельно допустимы:. ток определяют предварительно до начала резки путем предварительной многократно формовки сопла дугового плазматрона,2

Недостатком <известного способа является то, что это явлен ие «автоприработки» сопла дугового плазматрона имеет место при <использованип сопл с диаметрами выходного отверстия более 2,5 — 3,0 л<ль Он<

20 практически отсутствует при выполнении резки на соплах меньшего диаметра. Эт<1 обусловлено тем, что чем меньше диаметр сопла, формирующего плазменную дугу, тем соответственно более сжатой является такая дуга. Явление «автопрпработка» прояв ляется лишь прп меньших степенях сжатия дуги в канале сопла.

Известен способ настройки режима прп плазменно-дуговой резке, при котором возз0 буждают плазменные дуги на аноде и опре559325 деляют предельный ток для различны. опл (3).

Однако предложенные зав исимости ха1актеризуют связь режимных параметро—:олько с глубиной утопления электрода В сопле дугового плазматрона. Между тем реальные производственные условия обуславливают технологическую независимость

Выполнения процесса резки соплами с раз личной высотой канала сопла. Пр и этом

Всякое увеличение длины канала сопла при данной глубине утопления электрода неизбежно связано с псобхсдимостью уменьшения предельно допустимого значения тока (при данной глубине утопления электрода ч расходе газа). Изменение высоты канала

В свою очередь обусловлено различием те яологпческих задач: чем большс высота капала сопла, тем соответственно выше каче ство плазменно-дугового среза, соответственно уменьшение длины канала хотя и сни:кает качество кромок, однако обеспечивает зовышение производительности Обработки за счет Возможности Выполнения резательных работ при более форсированных режимах по току. Однако известный способ не

Обеспечивает возможности определения предельно допустимого значения тока прп изменении высоты канала сопла.

С целью ускорсния режимов настройки при одновременном использовании для резки сопл с различной высотой канала conJra и обеспечения максимальной производительности выполнения резательных работ в предлагаемом способе возбуждение плазм енн ых дуг производят с постоянной,дл иной столба для гсех сопл при одном и том же значении рабочего тока, меньшем предельно допустимого значения для всех сопл, и фиксируют при этом напряжен ия на ду ге для каждого из них, затем эксперимситально опре деляют предельный ток для одного из сопл, устанавливают соответству ощее ему напряжение на дуге и значение ее мощности и эту мощность принимают постоянной для всех сопл, а значен ия предельных токов изменяют обратно пропорционально напряжению на дуге, которое в свою очередь определяют как U ЛЬ,, где U,— напряжение на дуге, соотвествующее эксперим ентально определенному предельному току для одного сопла; а ЛУ, — абсолютная разница в напряжении для двух сопл при одном и том же указанном токе, при.ем знак плюс в соотношении принимают для сопла с меньшей длиной канала, а мп»ус — с большей.

На фиг. 1 показано гор ение дуги на неплавящемся аноде при использовании сопла с меньшей, длиной канала; на фиг. 2— то же с большей длиной канала; на фпг.

3 — выполнение процесса резки соплом; па фиг. 4 — изменение напряжения на дуге, а

20

Й ч.э

35

50

55 также мощность режущеЙ луги при изменении тока при горении дуги на нсплавящсмся аноде.

На фигурах даны следующие обозначения:

1 — плазматрон с меньшей длиной канала; 2 — неплавяшийся анод; 8 — плазменная дуга; 4 — плазматрон с большей длиной канала сопла; 5 — обрабатываемое изделие при резке;

Ь

Ь, — длина канала сопла плазматрона 1;

h" — длина канала сопла плазматрона 4;

Ьс э — глубина утопления электрода в сопле;

Й, „— высота расположения сопла плазматрона относительно неплавящегося анода; — длина плазменной дуги прп ес горении на пеплавящийся анод; — длина от конца электрода до

25 наружной поверхности обрабатываемо"o металла в процессе резки;

/l

Й, „— расстояние от среза сопла плазматрона до наружной по верхности обрабатываемого металла в процессе резки;

U, — напряжение íà pyI.e при ток

II для сопла с высотой капала h, прп горении дуги на неплавящемся аноде;

1 11

У, — напряжение на дуге при токе I,,äëÿ сопла с высотой канала h", при горении дуги на неплавящемся аноде;

40 — ток плазменной дуги; — значение тока плазменной дупи при ее горении на неплавящемся аноде (значение тока существенно меньше предельного значения);

У,„р, — предельно допустимое значение тока плазменной дуги для сопла с высотой канала h,;

1 „р„, — предельно допустимое значение тока плазменной дуги для сопла с высотой канала h

U" — напряжение на дуге, соответствующее предельному току для сопла с высотой канала

Ь, при горении луги на неплавя щемся аноде;

Р, — изменение мощности дуги на дуге для сопла с высотой ка60 нала сопла h, при изменении тока 1 до 1,рс, при горении дуги на неплавящемся аноде;

Р,, — значение мощности дуги для мекс сопла с высотой канала Й", 65 при горениями дуги на неплавя65932>

40 щийся анод, соответствующее току 11,рсл

-- диаметр канала сопла дугового плазматрона.

Способ осуществляют следующим образом.

При данной глубине утопления электрода в сопле плазматрона h,, устанавливают сопло с любой длиной канала (в предела . используемых для резки длин канала), в данном случае эта длина канала сопла имеег величину h,. Затем между электродом, установленным в камсре плазматрона 1, и неплавящимся анодом 2 возбуждают плазменную дугу >. При ее горении обеспечивают любые произвольные значения длины дуги l, и расстояния от ср еза сопла до поверхности неплавящегося анода й,„. В качестве неплавящегося анода использую г медную водоохлаждаемую пластину, на которой горение дуги 8 поддер>кивают пр" неподвижном положении плазматрона; при отсутствии таковой горение луги > поддерживают непосредственно на обрабатываеivIOM ИЗДЕЛИИ, ОДНа;O ПРИ ЭТОМ ПЕРЕМЕЩаЮГ плазматроц 1 относительно изделия со скоростью, существенно превышающей ее значен ие при резке. Данное обстоятельство гарантирует отсутствие разрушения обрабатываемого изделия в результате термического воздействия на него потоком плазмы, что в свою очередь обеспечивает постоянство установленного значения длины дуги

l,. Г1рп этом величину тока режущей дуги

I, принимают существенно меньшим предельного значения для всех длин каналов, испо".üçóåìûõ для выполнения процесса резки, что в свою очередь гарантирует для сопл с диаметром канала d,. и различной высотой канала отокутствие двойного дугообразования при горении дуги на токе Iь

Пр и этом для данной высоты канала сопла

h, и длины дуги 4 фиксируют напряжение на дуге U, Ioñëå чего повышают плавно значение тока режущей дуги 1 пока оно не достигнет предельно допустимого значения для данной высоты канала сопла 11,р„, этому току соответствует напряжение на дуге U",. Так как вольтамперная характеристика малоамперной плазменной дуги имеет падающий характер, то повышение тока от 1, до 1, „„,, обуславливает уменьшение напряжения на дуге U, Наряду с напряжением дуги U", фиксируют значение мощности дуги Рл, соответствующее току

11 лрсл Рьмакс . Повышение тока 1 от I, до

li „р,л обуславливает повышение мощностн дуги Рл. Для прочих сопл с тругой длиной канала определение пательно-допустимь.х значений тока не производят экспериментально. При этом для сопла 4 с высотой канала h"„, в данном случае h,>h, также возбуждают на неплавя щемся аноде на токе I, плазменную, дугу 8» фиксируют напряжение на,дугеУ"л . При этом обеспечи5

65 вают такую же длину дуги !, и расстояние от сопла до металла, как и для сопла с высотой канала h „также сохрaïÿþò при этом постоянным и глубину утопления электрода в сопле 11,, При этом для этих двух сопл абсолютная разница в напряжении на дуге при ее горении на токе I, составит

AU,, Ь л Ь л. TaI; как h", =-ь „то и напряжение на дуге при данной ее длине

U", ) U,, Предельно-допустимое значе ие тока для сопла с высотой канала h", о и1-.I C ределяют как Г „„с„= и л + ЬС л

Это значение мощности плазменной дги, соответствующее предельно допустимотоку p., при данной длине столба макс дуги практически не зависит от длины канала сопла дугового плазматрона. В то же время абсолютная разница в иапря>кении на дуге сохраняется постоянной как прп предельно допустимы.. тока. ., так и для какого-то значения тока, существенно меньшем предельно допустимого значения (I, .

Вышеуказанные факторы обеспечивают возможность быстрого определения предельно допустимого значения тока для сопла, практически не испытывая его на предельно-допустимый режим по току, которое обозначено штриховой линией. При этом необходимо знать только предельно допустимый режим для какого-то одного значения высоты канала сопла и абсолютную разницу в напряжении на дуге при токе (Ii), с,щественно меньшем предельного допустимого значения для сопл с различной высотой канала.

В случае, если экспериментально испытанное на предельно допустпмьш режим по току сопло имеет большую длину канала сопла, то,для сопла с меньшей длиной канала предельно допустимое значение тока лмакс определяют как „, - Значение, — U. тока I"„р... соответствующее соплу с высотой канала h", устанавливают любое, обусловленное требованиями технологии расстояние от среза сопла до поверхности металла расстояние h"„м и выполняют резку обрабатываемого изделия 5 на токе 1"„р„.

Направление перемещения сопла 4 показано стрелкой. При этом при данной глубине утопления электрода в сопле h,, длин» участка дуги от конца электрода до наружной поверхности обрабатываемого изделия.

Таким образом, предлагаемый способ не требует экспериментального определения

li1 ед;IbHQ допустимого значения тока для каждого значсния высоты канала сопла дугового плазматрона, что сокращает время настройки режима. В то жс время этот способ обеспечивает выполнение процесса резки на предельно допустимых режимах по току для сопл с различной высотой канал;. сопла, что в свою очередь обеспечивает

659325

Табчица 1

Т А Напри н дйти, В

Диаметр сопла плазматрона, мм

Высота ка нала сопла лслю

160

0,5

165

1„0

178

1,5

155

О,б

0,6

1,60

1,2

165

1,8

168

2,4

175

3,0

Таблица 2

Напряжение дуги при предельном токе, В

Мощность плазменной дуги, квт

Высота канала сопла,, льи

Диаметр сопла, льн

Предельный ток, А

2„6

18„4

142

0,5

4,0

25,0

160

3,0

О,б максимальную производительность выполнения резательных работ при использованш сопл с различной высотой канала.

В табл. 1 приведены предельно допусти мыс токи для сопл диаметром 0,5 и 0,6 мл.

В процессе испытаний расход плазмоДля одного из сопл (высота канала сопла) дугового плазматрона при вышеуказанном расходе газа:и длине столба дуги повышали величину рабочего тока до возникновения так называемой двойной дуги.

После этого рассчитывали напряжение на дуге, соответствующее предельному току, для сопл с различной высотой канала сопла, как U, = U,ь-ЛУ,, где U,, — напряжение на дуге, соответствующее предельно допустимому току для сопла с данной высотой канала (табл. 2),DU, — абсолютная разница в напряжении на дуге для двух сопл с различной высотой канала, одно из которых экспериментально испытано на предельно-допустимый режим, а второе не подвергалось указанным испытаниям. Это значение ЬУп приведено для тока существенно ниже предельно допустимого значеобразующего газа поддерживали постоянным. Глубина утопления электрода в сог,— ле 5,0 мл4, расстояние от сопла до анода

6,0 мм, расход газа (азота) для сопла плазматрона (0,5 мм) 1,1 куб. л/ч, а для сопла плазматрона (0,6 ntn4) 1,26 куб. м ч.

Это повышение тока производил и путем последовательного возрастания тока с интервалом в 1 А.

В табл. 2 приведены данные, характеризующие параметры плазменной дуги. ния (табл. 1 и 2). Соответственно предельное значение тока рассчитывалось как прсп: . При этом значения мощности

Uï дуги Р, принимались для сопл с различной высотой канала сопла на основании данных, приведенных в табл. 2 (2,6 и 4,0 квт).

При этом также определялось экспериментально для каждого значения высоты канала сопла предельно-допустимое значение тока.

25 В табл. 3 приведены экспериментальные и расчетные значения тока.

659325

Таблица 3

Напряжнпc па дмге дельному току, > плазменной дупн, мл1 экспернмен тально расчетное определеное

Предельное значение тока, А

Диаметр сопла плазматрона,,нл

Высота канала сопла, лш эксперпмен-, тально расчетное определеное I

2,6

0,5

151

1„5

160

160 16,0

14,3

138

4,0

0,6

0,6

140

34,0

29,0

27,0

26,0! 25,0

29,6

14о

145

1,2

1,8 !

27,5

150

150

265

155

153

0,5

2„4

26,0

160

3,0

Как видно из приведенных данных, определенных на основании предлагаемого способа, предельно-допустимые значения тока практически отличаются от экспериментально замеренных значений не более, чем на

10%.

Формула изобретения

Способ настройки режима прн плазменно-дуговой резке, при котором возбуждают плазменные дуги «а аноде и определяют предельный ток для различных сопл, о т л ич а ю щи и с я тем, что, с целью ускорения режимов настройки при одновременном использовании для резки сопл с различной высотой канала сопла и обеспечения максимальной производительности выполнения резательных работ преимущественно при обработке малых толшин на предельных режимах по току, возбуждение плазменных дуг производят с постоянной длиной столба одновременно для всех сопл при одном и том же значении рабочего тока, меньшем предельно допустимого значения для всех сопл, и фиксируют при этом напряжения на

142 18,4

147 17,0 16,0 дуге для каждого из них, затем экспериментально определяют предельный ток для одного пз сопл, увеличивают соответствующее ему напряжение на дуге и значение ее мощ5 ности и эту мощность принимают постоянной для всех сопл, а значения предельных токов рассчитывают обратно пропорционально напряжению на дуге, которое в свою очередь определяют как U, ЛУ„ где

10 U, — напряжение на дуге, соответствующее экспериментально определенному предельному току для одного сопла, Л(/, — абсолютная разница в напряжении для двуx сопл при одном и том же указанном токе, 15 причем знак плюс в соотношении принимают для сопла с меньшей длиной канала, а минус — с большей.

20 Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 316294, кл. В 23 К 9/10, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 283447, кл. В 23 К 9/16, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 380415,,кл. В 23 К 31/10, 1971.

659325

11д

unpen

I.

«пред

Pva. У

Составитель Л. Суханова

Техре H. Строганова

Корректор И. Симкнна

Редактор H. Суханова

Тип. Харьк. фил, прел, «Г1агент»

Заказ 3.:! 507 Изл. Л" 287 Тираж 1221 Подписное

1;! О l îñóëàðñòâåííîãî комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5