Технологія електродугового різання металу

Таблиця 5

Режими киснево-дугового різання неплавким електродом

При різанні звичайними покритими електродами до електродотримача для ручного зварювання під'єднують спеціальну підставку, за допомогою якої подається струмінь ріжучого кисню. Режими киснево-дугового різання низьковуглецевої сталі сталевими електродами наведено в табл. 61.

Таблиця 6

Режими киснево-дугового різання сталевими електродами

За чистотою обробки киснево-дугове різання не поступається кисневому, а за продуктивністю переважає його. Киснево-дугове рвання використовують для вуглецевих і легованих сталей, чавунів, кольорових металів.

Дугове різання під флюсом,

Дугове різання  можна виконувати дугою, яка горить під флюсом. Високу якість забезпечує автоматичне дугове різання дротом марки Св-08 під флюсом марки АН-348. При використанні дроту діаметром 4 мм, напрузі дуги 42-44 В і струмі 1200 А ріжуть сталь товщиною 20 мм із швидкістю ЗО м/год. Цей спосіб застосовують для різання труб при зварюванні їх на спеціальному трубозварювальному стенді спіральним швом.

Аргонодугове різання  неплавким електродом доцільно використовувати для обробки листів товщиною до 5 мм із алюмінію, міді та їх сплавів, нержавіючих сталей та інших металів.

Дугове різання обертовим сталевим диском  здійснюється таким чином. До сталевого диска і розрізуваного металу підводять електричний струм. При дотику обертового диска з металом виникає дуга, яка оплавлює метал і викидає його з місця різа. Використовують сталеві диски діаметром до 500 мм і товщиною 4-6 мм.

Диск крутиться із швидкістю 40 м/с. Для охолодження диска застосовують стиснене повітря (до 0,5 МПа). Зона термічного впливу на кромках розрізуваного металу становить майже 1 мм. Спрацювання робочої кромки сталевого дискового електрода не перевищує 2% від маси видаленого металу. При використанні дисків, армованих вставками із стійкого сплаву, спрацювання зменшується до 20 разів. Джерелом живлення може бути будь-який знижувальний трансформатор потужністю до ЗО кВт з напругою холостого ходу 10-30 В. Продуктивність різання пропорційна потужності джерела живлення.

Плазмово-дугове різання. Плазмова дуга може бути подібною зварювальній дузі прямої і непрямої дії. У першому випадку одним з електродів є оброблюваний метал (рис. 21.3 б), в іншому — дуга збуджується між незалежними від металу електродами (рис.3 а). Дугу прямої дії називають плазмовою, непрямої — плазмовим струменем. Для роздільного різання металів доцільно використовувати плазмову дугу, яка має вищий к.к.д., а плазмовий різак менше піддається спрацюванню.

Плазмово-дугове різання застосовують при обробці металів, які не піддаються кисневому різанню: високолеговані сталі, алюміній, титан, мідь і їх сплави. Плазмовим струменем ріжуть тонкі метали.

Плазмово-дугове різання полягає в проплавленні металу на вузькій ділянці по лінії різа і видаленні розплавленого металу струменем плазми, утвореним у дузі. Дуга збуджується між металом вольфрамовим електродом, розташованим у головці різака. При різанні плазмовим струменем метал не вмикається в електричне ко-д0 дуги, яка горить між кінцем вольфрамового електрода і внутрішньою стінкою охолоджуваного водою наконечника різака. Живлення дуги виконують від джерела постійного струму, «мінус» підводиться до вольфрамового електрода, а «плюс» до мідної насадки, охолоджуваної водою. У якості плазмоутворюючих газів і для захисту вольфрамового електрода застосовують аргон, азот, суміші аргону з азотом, воднем і повітрям, стиснене повітря. До комплекту обладнання для плазмово-дугового різання входять: різак (плазмотрон), пульт керування, джерело живлення дуги, балони з плазмоутворюючими газами, механізм для переміщення плазмотрона вздовж лінії різання (рис. 3 б). Різак складається з електродного та соплового вузлів. Плазмотрони бувають з осьовою і вихровою подачею газів для стискання дуги. Осьова подача плазмоутворюючого газу використовується в широких соплах. При вихровій подачі газ вводять у зону катода і стовпа Дуги по каналах, розташованих по дотичній до стінок дугової камери Плазмотрона. При цьому в камері створюється вихровий потік газу із спіральним рухом. Вихрова подача газу забезпечує його перемішування в стовпі дуги й рівномірність газової оболонки навколо стовпа. При осьовій подачі газу кінець вольфрамового електрода діаметром  від 2 до 6 мм і довжиною до 100-150 мм загострюють під кутом 20-30°, а при вихровій подачі газу—на кінці електрода є змінні газові катоди. Для охолодження плазмотронів використовують воду, а в плазмотронах невеликої потужності — стиснене повітря. Використовують також ріжучі плазмотрони з плівковими катодами. Здатність утворювати плівку на катоді мають цирконій і гафній. Такий катод може тривалий час працювати в окиснювальному середовищі, наприклад, у стисненому повітрі.

Рис. 3. Схема плазмового різання:

а – плазмовим струменем; б – плазмовою дугою; 1 – розрізувальний метал;

2 – джерело живлення; 3 – осцилятор; 4 – реостат, який регулює допоміжну дугу;

5 – плазмотрон; 6 – плазмова дуга; 7 – плазмовий струмінь; в – плазмова установка;

1 – балон з газом; 2 – джерело живлення; 3 – баластний реостат; 4 - плазмотрон

Інтенсивність спрацювання катодних вставок та електродів залежить від сили робочого струму. Тривалість роботи катода не перевищує 4-6 год. Велике значення має конструкція сопла. Чим менший діаметр сопла і більша його довжина, тим вища концентрація енергії. Але діаметр і довжина сопла зумовлені силою робочого струму і витратами газів. Якщо діаметр сопла дуже малий або довжина його дуже велика, то можливе виникнення подвійної дуги, при якій ріжуча дуга розпадається на дві частини. Одна дуга горить між катодом і внутрішньою поверхньою сопла, а друга — між зовнішньою поверхнею сопла і розрізуваним металом. Подвійна дуга може горіти одночасно з ріжучою (не тривалий час) і поза зоною захисного газу від чого метал кромок забруднюється і підплавлюється. Щоб уникнути подвійної дуги необхідно плавно збільшити робочий струм. Це досягається магнітними, тиристорними та іншими пристроями.

Для плазмово-дугового різання використовують джерела живлення дуги постійного струму з крутоспадаючими вольт-амперними характеристиками. Для різання металів великої товщини (понад 80 мм) використовують тільки спеціальні джерела живлення з підвищеною напругою холостого ходу.

Початок різання визначається моментом збудження ріжучої дуги. Відстань від торця наконечника до поверхні розрізуваного металу повинна бути в межах 3-10 мм. При різанні вуглецевих сталей товщиною до 40-50 мм використовують стиснене повітря, для нержавіючих сталей товщиною до 20 мм — чистий азот, більше 20 мм і до 50 мм — суміш із 50% азоту і 50% водню. Різання алюмінію товщиною 5-20 мм виконують в азоті, а товщиною 20-150 мм — у суміші з 65% азоту і 35% водню або 68% азоту і 32% водню. При збільшенні кількості водню поверхня різа насичується ним. Для ручного різання вміст водню зменшують до 20%, що забезпечує стійкість горіння дуги при зміні її довжини. При зварюванні міді використовують аргоно-водневу суміш, азот або повітря, а потужність дуги збільшують через високу теплопровідність міді. Швидкість різання латуні збільшують на 20-25% порівняно з різанням міді.

Плазмове різання із застосуванням води замість захисного газу.

Розроблені сучасні установки для плазмового різання, в яких замість азоту і повітря використовують водопровідну воду. Вода подається між ріжучим соплом для захисного газу і попадає в дугу у вигляді аерозольного туману, а потім лід впливом електричного струму і високої температури розкладається на водень і кисень (рис. 4). Водень діє як відновний газ, який запобігає окисненню поверхні різа. Таким чином одержують чисту, без подальшої обробки поверхню кромок під заварювання.

Налагодження такої плазмової установки просте, тому що швидкість різання і відстань від ріжучого сопла до виробу встановити легше, ніж в апаратах для різання в захисних газах. Новий спосіб рекомендують використовувати для різання високоякісної сталі та алюмінію товщиною від 3 до З0 мм. Перевагою є висока економічність і екологічна чистота.

Рис. 4  Плазмове різання замість захисного газу:

1 – плавзмовий електрод; 2 – плазмоутворюючий газ (азот); 3 – ріжуче сопло;

4 – сопло захисногогазу; 5 – плазмоутворюючий газ плазми; 6 – вода в якості захисног газу;

7 – деталь; 8 – чисті зварювані поверхні

Дугове підводне різання.   На відміну від різання на повітрі при підводному різанні метал інтенсивно охолоджується водою, водолазне спорядження сковує рухи різальника, обмежена видимість. Для підводного різання застосовують електро-дугове різання плавкими покритими електродами (табл. 7), напівавтоматичне електро-кисневе тонким плавким електродом, плазмово-дугове, вибухом та ін.

  Таблиця 17