Способ плазменно-дуговой поверхностной резки

Способ плазменно-дуговой поверхностной резки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

опйсляки

ЙЗОБРЕХЕНИЯ

Союз Советских

Социалистически к

Республик 854651

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву(22}Заявлено 26,06.79 (21) 2781846/25-27 (51)М. Кл.

В 23 Х 31/10 с присоединением заявки 1А

Государственный комнтет (23) Приоритет—

-; Опубликовано 15.08 8 :. Бюллетень ЛЪ 30

Дата о описания 1 7.08.81 оо делам нзобретеннй н открытий (53) УДК 621. 791. . 947 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

И.С. Шапиро, 3.11. Ьаркан и tl Â. Грищенко

1

I (7l) Заявитель

S (54) СПОСОБ ГПАЗ>1ЕННО-ДУГОВОЙ ИОБЕР ИОСТНОй

РЕЗКИ мотрона, Изобретение относится к сварочной технике, а более конкретно к способам поверхностей плазме IHo-äóговой резки, предназначенным для разделки узких и глубоких канавок.

Известен способ плазменно-дуговой поверхностной резки, согласно котсро— му при каждом последующем проходе дугу устанавливают н положение, симметричное положению предыдущего прохода относительно оси, перпендикулярной обрабатываемой поверхности изде— лия, с наклоном струи в обрат гло сторону, причем при втором проходе дугу смещают от края первой канавки на расстояние равное 5/3 ее ширины, а угол наклона дуги при каждом нечетOг ном проходе увеличивается на 5-\0 1).

Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает вып-. лавку канавок большой протяженности, так как его реализация возможна только при неподвижном положении плаз—

Известен способ плазменно-дуго- вой поверхностной резки,при котором . электрод вращают по окружности, расположенной концентрично отверстию плазмотрона, причем радиус этой окр уж I o с ти и р|и вам ают, равным О, 5-0, 75 разпуса сопла, а при каждом последующе", проходе уменьшают радиус вращения электрода на 10-15% 12).

Недостатки этого способа заклк -!

О чаются в том, что он может применяться только при механизированном перемещении плазмотрона, его реализация при ручном выполнении процесса практически невозможна из — за существенного увеличения веса резательного инструмента, Кроме того, осуществление процесса резки по предлагаемому способу связано с увеличением ширины наплавляемой канавки, что, в свою

20 очередь, обуславливает дополнительные затратЫ сварочных материалов при выполнении последующей полуавтоматической сварки в среде углекислого

%4651

20 риала н полости реза, кромки реза покрывают специальным покрытием, обладающим изоляционным свойством. Такое покрытие, с одной стороны, вследствие своих изоляционных свойств предотвращает шунтирование тока стенками канавки, полученной при выпол- З5 ненни предыдущих проходов, а с другой стороны, будучи несмачиваемым жчдким металлом, оно способствует растеканию расплавленного металла в полости реза н виде тонкого слоя, 4о предотвращая тем самым скаплинание его перед кромкой реза 1 4 1.

Недостатком этого способа является то, что при ручном выполнении процесса резки он требует нанесения этого покрытия с помощью кисти, что обуславливает непроизводительные простои, снижающие производительность выполненгя резательных работ.С момента нанесения покрытия до момента у> начала выполнения последующего прохода должно пройти определенное время, обусловленное необходимостью высыхания покрытия, которое наносят на кромки реза в жидком виде. 55

Известен также способ гшаэменнодугОвой поверхностной резки на имгаза и автоматической сварке под слоем флюса при последующей заварке разделанных канавок.

Известен способ многопроходной поверхностной плазменнодуговой резки, выполняемый путем последовательного выполнения канавок с изменением угла наклона резки, при котором между проходами выполняют пересекающиеся с канавками выборки ограниченной длины. которые располагают под углом 135150 к направлению резки f3).

Недостатком данного способа является то, что он требует выполнения названных дополнительных выборок, 15 через которые выходит на наружную поверхность изделия металл, расплавляемый дугой в полости реза„ Наличие таких выборок при последующей заварке разделанных участков связано также с дополнительным расходом сварочных материалов. Кроме того, данный способ не может быть использован применительно к выборке дефектов в ответственных сварных соединениях.

Известен способ многопроходной поверхностной плазменно-дуговой резки, при котором с целью предупреждения скапливания выпланляемого матепульсном токе, при котором изменение тока синхронизируют с изменением расхода плазмообНазующего газа и устанавливают расход газа при горении дуги на токе импульсов большим, чем на токе фазы (51.

Выполнение процесса резки на импульсном токе обеспечивает увеличение процесса резки обрабатываемого металла, а изменение расхода газа с частотой следования импульсон тока способствует поньнпению технико-экономических показателей процесса.

Недостатком известного способа является то, что прн выполнении кананок большой протяженности и выполнении процесса многопроходной резки путем последовательного выпланления канавок с увеличением угла наклона плазмотроона на каждом последующем проходе неизбежно сканлнвание металла, ныплавляемого из части полости реза формируемой данным проходом в объеме полости, сформированной предшествующими проходами. Это обуславливает снижение производительности выполнения резательных работ, так как процесс резки необходимо периодически превращать и удалять из полости реза металл, скопившийся перед лобовой кр омкой р е з а.

Цель изобретения — поньппение производительности многопроходной резки, выполняемой с увеличением угла наклона плазмотрона на каждом последующем проходе путем устранения скаплинанйя расплавляемого металла перед лобовой кромкой реза.

Поставленная цель достигается тем, что в способе плазмеино-дуговой поверхностной резки на импульсном токе, при котором изменение тока синхронизируют с изменением расхода плазмообразующего газа и устанавливают расход газа при горении дуги на токе импульсов большим, чем на токе паузы при каждом последующем проходе расход rasa при горении дуги на токе импульса повышают на 15-203, а на токе паузы понижают на такую же величину е

На фиг. I показана полость реза, продольное сечение, и схема горения дуги на импульсном токе при выполне-, нии 11 -го прохода; на фиг.2 — то же на токе паузы при выполнении и -ro прохода; на фиг.3 — то же, на токе импульса при выполнении И+1 прохода; на фиг.4 - то же, на токе паузы при

5 8546 выполнении 11+ l прохода; на фиг.5— диаграммы, характеризующие изменение тока и давления плазмообразующего газа на входе в камеру во время при выполнении И-.го прохода; на фиг.бто же, при выполнении 11+ 1 прохода; на фиг.7 — графики, характеризующие влияние числа проходов иа приращение угла наклона плазмотрона и изменение угла дуги в изделие. 10

На фиг. 1-7 обозначено;00- продольная ось дугового плазмотрона; AA-ось наклона столба дуги к поверхности обрабатываемого изделия; oL „- угол наклона оси плазмотрона к поверхности обрабатываемого изделия при И-ом проходе; С . и„+< при И+ 1 проходе;

I — значение тока режущей дуги; время; ?11- значение тока паузы;

I -значение тока в импульсе;1П -вре- щ

И мя паузы; И вЂ” время следования импульса тока; Рпг- давление плазмообразующего газа на входе в камеру плазмотрона; Р,, -давление плаэмообразукяцего газа на входе в камеру, 25 соответствующее горению дуги на токе импульса при выполнении p -ro ( прохода;Рп „,,(, — при выполнении и + 1 прохода; Рпг д и- гри выполнеI нии Н-го прохода; Рп,„ и- при выпол- Зо ненни И+ 1 прохода;о1(,,(-угол входа дуги в обрабатываемое изделие при ее горении на токе импульса при выпол-.

I ненни И -го прохода:ok >> - то же на токе паузы прн выполнении И-го прохода: gf > и+ то же на токе импульса ( при выполнении И+ 1 прохода;р( то же на токе паузы при выполнении

И + 1 прохода; K о 4 — изменение угла наклона плазмотрона при выпол- 4о ненни данного прохода: Ь а ву — изменение угла входа дуги в иэделие на данном проходе.

Способ осуществляется следующим образом.

При выполнении И -го прохода, при котором угол наклона оси плаэмотрона к поверхности обрабатываемого изделия поддерживают равным Кнп, плазменную дугу l возбуждают между электродом

2, находящимся в камере токоведущего сопла 3, и обрабатываемым изделием

4. При этом в сопло 3 подают плазмеобразующий газ (aproH или азот7, а в пространство между этим и наружным. соплом 5 — фокусирующий газ, в качестве которого используют сжатый воздух.

Одновременно плазменную дугу переме51 6 щают углом, вперед в направлении, по" казанном стрелкой. Плазменная дуга

1 при этом горит на лобовую кромку б реза, на которую локалиэуют аиодное пятно. В процессе этого плазменная дуга, горящая на лобовую кромку реза, проходит через полость реза

Э сформированную предыдущими проходами.

Значение тока режущей дуги 1. изменяют по периодическому закону во времени 1; . В течение времени т. устанавливают значение тока j>, а в течение времени Ь вЂ” значение тока 1п причем всегда l п . При горении дуги на токе ТИ давление плазмообраэующего газа на входе в камеру Рпг устанавливают Рр r,à в момент горения дуги на токе Тп Pîr 1 1и Таким образом, давление плаэмообразующего газа и, следовательно, его рас" ход изменяют по периодическому закону с частотой следования импульсов тока, при этом также всегда устанавливают Ррг < > Pnr,„ (, . Поскольку Ig 7 1п то дуга при горении на токе 1и имеет большую жесткость столба. В результате при данном угле наклона оси плазмотрона gf H> значение угла входа дуги в изделие при токе T. и, которое характеризует угол между осью столба дуги 00 и наружной поверхностью обрабатываемого изделия с „ всегда имеет большее значение по сравнению с соответствующим значением этого угла при горении дуги ( на токе Хп -ф „ . Кроме уменьшения тока, этому способствует расход плаэмообразующего газа на токе Ip имеющий меньшее значение по сравнению с горением дуги на токе Тp . Это связано с уменьшением угла входа дуги в обрабатываемое иэделие и приводит к тому, что дуга горит но разному на лобовую кромку реза при токах ?и и I и . уменьшение угла входа дуги при токе I приводит к тому, что активное пятно локализовано на верхней части лобовой кромки, в результате чего поток ионизированного газа, выделенного из столба 8 дуги, направлен но отношению к наружной поверхности металла, находящегося в полости реза. под меньшим углом, Изменение угла отклонения нонизированного газа в полости реза Ь с(в,( обусловлено изменением угла и места, относительно лобовой кромки реза, входа дуги s обрабатываемое изделие, т. е. d.gy= d.вх y — a . вх н . Такое

854651 положение анодного пятна в полости реза обеспечивает дополнительнь»й разогрев металла, выплавленного иэ полос.ти реза при горении дуги на томе

IH, что в свою очередь, предотвращает его скапливание перед лобойой кромкой реза.

При выполнении последующего(и +! ) прохода повышают угол наклона оси плазмотрона к поверхности обрабать»ваемого изделия до значения d.H»»È .

Это увеличение угла наклона оси плазмотрона АА по отношению к обрабатываемому изделию обуславливает уменьшение шунтирования тока боковыми стен-, хами канавки, полученной при предыдущем проходе. Оно выражается как о" н =+H»»» l c»- »»н

При выполнении данного прохода такие режимные параметры,как Ip, 1»»,

I g устанавливают давление газа

Р ох, а при горении дуги.на токе пгмах, и г г»».»»» IIPH этом пРинимают лгунах пг» се а пги»»»» "пг 1 г», .Увеличение расхода газа при горении дуги на токе T.ð обуславливает уменьшение диаметра столба дуги на данном проходе (И+1). При этом эа счет вьш»еуказанного предотвращается шунтирование тоха стенками канавки прй выполнении данного прохода.

Кроме того, за счет таког»2 увеличения расхода плазмообразующего газа возрастает динамическое воздействие на металл, выплавляемый из полости

> реза. В свою очередь. уменьшение расхо 4»» да газа при горении дуги на токе I> дополнительно способствует снижению

"жесткости" столба дуги на данном уменьшенном токе по сравнению с предыдущим проходом. Поэтому, несмотря 45 на то, что при данном проходе возрастает угол наклона оси плазмотрона и связанный с ним угол входа дуги в изделие при горении дуги на токе

I»4 -с Х,значение угла входа при ro-5O

ВХ»»1 ренин на токе возрастает менее существенно. Т.е. за счет вышеуказанн— ного приема обеспечивают Ьа х=о»- „„,—, 1 »

5Х»»+» с Вх3» ьх»»

Таким образом, повьппение значения

b, ф. ростом чиала проходов способВх ствует тому, что в полости реза предотвращается скапливание выплавленного металла, так как за счет термического воздействия потока иониэированного газа на выплавленный металл обеспечивается повышенная жидкотекучесть металла выплавленного из части полости 9 реза и находящегося на наружной поверхности металла в части полости 7 реза.

Вследствие своей повышенной жидкотекучести этот металл растекается в виде тонкого слоя в части полости реза предшествующим проходом. 3а счет этого непроизводительные простои, обусловленные прекращением горения дуги и удалением в данное время металла, скопившегося перед лобовой кромкой реза, отсутствуют.

Поскольку с увеличением глубины выборки снижается ширина выплавляемой канавки из — за возрастания количества тепла, отводимого в обрабатываемый металл, то данное уменьшение ширины реза по его глубине является фактором, способствующим возрастанию количества металла, скапливающегося перед лобовой кромкой реза с увеличением числа проходов. Поэтому обусловленньп» данным способом закон изменения расхода (давления ) плазмообразующего реза способствует тому, что несмотря на увеличение числа проходов отсутствует скапливание выплавленного металла в полости реза в количествах, препятствующих нормальному осуществлению процесса резки. Такое изменение расхода плазмообразующего газа составляет l5-207. по отношению к расходу газа при выполнении предыдущего прохода. Причем, как было отмечено ранее, при горении дуги на токе импульса устанавливают большой расход газа, а при горении дуги на токе паузы — меньший расход плазмообразующего газа. Изменение расхода газа на меньшую величину нецелесообразно, так как при этом не обеспечивается существенного снижения "жесткости" столба дуги при ее горении на токе паузы. Изменение расхода ппазмообразующего газа на большую величину также нецелесообразно, так как при этом может иметь место двойное дугообразование при горении дуги на токе паузы во время выборки глубоких канавок. При равном времени горения дуги на токе импульса и токе паузы общий расход плазмообразующего газа сохраняет постояннь»м свое численное

854651

10 значение независимо от числа проходов, несмотря на предлагаемы закон

его изменения.

Использование предлагаемого спосо-. ба плаэменно-дуговой поверхностной резки обеспечивает повышение производительности обработки на 30-401.

Пример. Плаэменно-дуговая разделка Канавки гяубиной 35 мм выполняется на стали типа АК. При этом длина разделываемого участка 1 м.

Резка выполняется на импульсном токе от специального источника, обеспечивающего частоту изменения тока 1 "/с при t!!=4.п Ф 0,5 с. При этом уста- ts новлены следующие режимные параметры процесса: 1 !! =200 А) 7и =400 А.

Резка выполняется при расходе воздуха, охлаждающего резак, равном 5,0 м/ч соответственно процесс резки выпол- 20 нялся двухпоточным.плазмотроном с наружным электрически нейтральным соплом.

Угол наклона оси плазмотрона к поверхности обрабатываемого изделия 25 при выполнении первого прохода устао навливают равным 30 . При выполнении первого прохода давление газа, подаваемого в плазмотрон (на входе в камеру), изменяют с частотой следования 30 импульсов тока. Это изменение давления фиксируют с помощью датчиков давления ЭД-6. При выполнении каждого последующего прохода угол наклона ппазмотрона к поверхности обрабатыо ваемого изделия повышали на 12-15

Давление плазмообразующего газа на входе в камеру изменяют с частотой следования импульсов тока. При этом на первом проходе установлены сле- 40 дующие значения давлений газа Р

=0,6 кгс/см и Рп, !х =1,0 кгс/см

Соответственно на втором проходе устанавливают, Р „=052 Кгс1с м

"1! !!с =1 08 Кгс1с на третьем

P,),=o,43!!«l ир„=l,Мкгс)см и т. д. Данное изменение давления в камере формирования дуги обеспечивают за счет изменения расхода плазмообраэукицего газа, которое составляет 15-20Х.!

Формула изобретения

Способ плаэменно-дуговой поверхностной резки на импульсном токе, при котором изменение тока синхронизируют с изменением расхода плазмообразующего газа и устанавливают расход газа при горении дуги на токе импульса большим, чем на токе паузы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности многопроходной резки, выполняемой с увеличением угла наклона ппазмотрона на каждом последующем проходе путем устранения скапливания расплавленного металла перед лобовой кромкой реза, Таким образом, при выполнении каждого прохода обеспечивают увеличение расходаплаэмообраэующего газана каждом проходе при горении дуги на токе и соответственно понижают при горенин дуги на токе плазмы.

Указанное изменение режимных параметров процесса обеспечивает отсутствие скапливания выплавленного металла в полости реза. При этом выплавленный металл растекается в виде тонкой пленки, практически не препятствующей нормальному осуществлению процесса резки.

При этих особенностях процесс резки. выполняемый путем последовательного выплавления канавок, на скорости перемещения плазмотрона 500 мм/мин осуществляется за пять проходов при общей глубине выборки 35 мм.

Сравнение предлагаемого способа с известным показывают, что в известном способе количество непроизводи" тельных простоев, обусловленных необходимостью удаления расплавленного металла из полости реза, возрастает с увеличением глубины выплавляемой канавки.

Так, например, выполнение первых двух проходов известным способом не требует дополнительных операций, связанных с удалением выплавляемого металла из полости реза вручную. Однако на третьем проходе таких остановок было четыре, на четвертом проходе семь и на пятом — двенадцать. Поэтому всякое прекращение перемещения п3тазмотрона, связанное с необходимостью удаления выплавленного металла из полости реза, требует прекращение горения режущей дуги и отвода плазмотрона от места реза и последующего повторного возбуждения дежурной и режущей дуги.

Предлагаемый способ обеспечивает на 30-407. более высокую производительность работ по сравнению с известным.

854651

11 при каждом последующем проходе расход газа при горении дуги на токе импульса повышают íà 15-20% а на .токе паузы понижают на такую же величину °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 495176, кл. В 23 К 31/10, 10.06.68, 2. Авторское свидетельство СССР

К 554977, кл, В 23 К 31/10, 21.03.71.

l2

3. Авторское свидетельство СССР

У 449788, кл. В 32 К 31/10, 16 04 65.

Шапиро И.С. и цр. поверхностная плазменно-дуговая резка.-"Сварочное производство", ФЗ, 1977, с.37-39, 5. Шапиро И. С. и др. Плазменнодуговая поверхностная резка импульсным током. — Сварочное производство", И- 2, 1977, с. 33 — 36.

854651

Puz Y фа8.7

Закаэ 6576/19

Подписное

ВЕ1ИИПИ

Тираж If48 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4