SU854651A1 - Способ плазменно-дуговой поверхностной резки - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к сварочной технике, а более конкретно к способам поверхностей плазменно-дуговой резки, предназначенным дл  раз делки узких и глубоких канавок. Известен способ плазменно-дуговой поверхностной резки,согласно которому при каждом последующем проходе дугу устанавливают в положение, симметричное положению предьщущего прохода относительно оси, .перпендикул р ной обрабатываемой поверхности издели , с наклоном струи в обратную сторону, причем при .втором проходе дугу смещают от кра  первой канавки на рассто ние равное 5/3 ее ширины, а угол наклона дуги при каждом нечет ном проходе увеличиваетс  на 5-10 р Недостатком данного способа  вл етс  то, что он не обеспечивает вьтлавку канавок большой прот женности, так как его реализаци  возможна толь ко при неподвижном положении плазмотрона . Известен способ плазменно-дугсг вой поверхностной резки,при котором электрод вращают по окружности, расположенной концентрично отверстию плазмотрона, причем радиус этой окружности принимают.равным 0,5-0,75 радиуса сопла, а при каждом последующем проходе уменьшают радиус вращени  электрода на 10-15% . Недостатки этого способа заключаютс  в том, что он может примен тьс  только при механизированном перемещении плазмотрона, его реализаци  при ручном выполнении процесса практически невозможна из-за существенного увеличени  веса резательного инструмента. Кроме того, ос тцествление процесса резки по предлагаемому способу св зано с увеличением ширины наплавл емой канавки, что, в свою очередь, обуславливает дополнительные затраты сварочных материалов при выполнении, после.дующей полуавтоматической сварки в среде углекислого

газа и автоматической сварке под слоем флюса при последукнцей заварке разделанных канавок,

Известен способ многопроходной поверхностной плазменнодуговой резки вьтолн емый путем последовательного вьтолнени  канавок с изменением угла наклона резки, при котором межд,у проходами выполн ют пересекающиес  с канавками выборки ограниченной длины которые располагают под углом 135150 к направлению резки З ,

Недостатком данного способа  вл етс  то, что он требует выполнени  названных дополнительных выборок, через которые выходит на наружную поверхность издели  металл, расплавл емый дугой в полости резд. Наличие таких выборок при последующей заварке разделанных участков св зано также с дополнительным расходом сварочных материалов. Кроме того, данный способ не может быть использован применительно к выборке дефектов в ответствен1шх сварных соединени: х. Известен способ многопроходной поверхностной плазменно-дуговой резки , при котором с целью предупреждени  скапливани  выплавл емого материала в полости реза, кромки реза покрывают специальным покрытием, обладающим изол ционным свойством. Такое покрытие, с одной стороны, вследствие своих изол ционных свойств предотвращает шунтирование тока стенками канавки, полученной при выполнении предьщуищх проходов, а с другой стороны, будучи несмачиваемым идким металлом, оно cnoco6cTBYeT растеканию расплавленного металла в полости реза в виде тонкого сло ,

тем самым скагиткгвание предотвраща  -I его перед кромкой реза .

Недостатком этого способа  вл етс  то, что при ручном выполнении процесса резки он требует нанесени  этого покрыти  с помощью кисти, что обуславливает непроизводительные про стон, снижающие производительность вьтолнени  резательных работ.С момента нанесени  покрыти  до момента начала вьтолнени  последующего прохода должно пройти определенное врем , обусловленное необходимостью высыхани  покрыти , которое нанос т на кромки реза в жидком виде.

Известен также способ ппазменнодуговой поверхностной резки на им546514

пульсном токе, при котором изменение тока синхронизируют с изменением расхода плазмообразующего газа и устанавливают расход газа при горе5 НИИ дуги на токе импульсов большим, чем. на токе фазы sj.

Вьтолнение процесса резки на импульсном токе обеспечивает увеличение процесса резки обрабатываемого

)0 металла, а изменение расхода газа с частотой следовани  импульсов тока способствует повышению технико-экономических показателей процесса. Недостатком известного способа

5  вл етс  то, что при выполнении канавок большой прот женности и выполнении процесса многопроходной резки ггутем последовательного выплавлени  канавок с увеличением угла наклона

2Q плазмотроона на каждом последующем проходе неизбежно скапливание металла, выплавл емого из части полости реза формируемой данным проходом в объеме полости, сформированной предшествуюш 1ми проходами. Это обуславливает снижение производительности выполнени  резательных работ, так как процесс резки необходимо периодически превращать и удал ть из полости реза металл, скопившийс  перед лобовой кромкой реза.

Цель изобретени  - повьппение прои- водительности многопроходной резки , выполн емой с увеличением угла наклона плазмотрона на каждом после35 дующем проходе путем устранени  скапливани  расплавл емого металла перед лобовой кромкой реза.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе плазменно-дуговой по40 верхностной резки на импульсном токе, при котором изменение тока синхронизируют с изменением расхода плазмообразующего газа и устанавливают расход газа при горении дуги на токе

45 импульсов большим, чвм на токе паузы при каждом последующем проходе расход газа при горении дуги на токе импульса повышают на 15-20, а на токе паузы понижают на такую же величи50 .

На фиг.1 показана полость реза, продольное сечение, и схема горени  дуги на импульсном токе при выполне-, НИИ tf -го прохода} на фиг.2 - то же 55 на токе паузы при вьтолнении h -го прохода; на фиг.З - то же, на токе импульса при выполнении И+1 прохода; на фиг.4 - то же, на токе паузы при выполнении tt+ 1 прохода; на фиг.5 диаграммы , характеризующие изменение тока и давлени  плазмообразующего газа на входе в камеру во врем  при выполнении прохода; на 4иг.6то же, при вьтолнении + I прохода} на фиг,7 - графики, характеризуищие вли ние числа проходов на приращение угла наклона плазмотрона и изменение угла дуги в изделие. На фиг.1-7 обозначено;00- продоль на  ось дугового плазмотрона; АА-ось наклона столба дуги к поверхности обрабатываемого издели  угол наклона оси плазмотрона к поверхности обрабатываемого издели  при Vl -ом проходе; при И-t- I проходе; I - значение тока режущей дуги; t- врем ; IH- значение тока паузы; Iu-значение тока в импульсе;Ьп-вре м  паузы; Ц - врем  следовани  импульса тока; РПГ давление плазмообразующего газа на входе в камеру плазмотрона; Р j -давление плазмообразующего газа на входе в камеру, соответствующее горению дуги на токе импульса при выполнении h -го прохода ;Pj, г д - при выполнении И + t прохода; Pnrwih Р выполнении п-го прохода; ,- при выполнении И+ 1 прохода;с(,-угол входа дуГ-и в обрабатываемое изделие при ее горении на токе импульса при выполнении Н-го прохода: oi-Bxи токе паузы при выполнении П-го прохода:с в уц- токе нмпульса при выполнении h+ 1 прохода jot j то же на токе паузы при выполнении И + прохода; - изменение угла наклона плазмотрона при выполиении данного прохода: d вч изме нение угла входа дуги в изделие на данном проходе. Способ осуществл етс  следующим образом. При выполнении И-го прохода, при котором угол наклона оси плазмотрона к поверхности обрабатываемого издели  поддерживают равным плазменную дугу 1 возбуждают между электродом 2, наход щимс  в камере токоведущего сопла 3, и обрабатываемым изделием 4. При этом в сопло 3 подают плазмеобразующий газ (аргон или азот;, а в пространство между этим и наружным. соплом 5 - фокусирующий газ, в качестве которого используют сжатьй возду Одновременно плазменную дугу перемещают углом, вперед в направлении, по казанном стрелкой. Плазменна  дуга I при этом горит на лобовую кромку 6 реза, на которую локализуют анодное п тно. В тфоцессе этого плазменна  дуга, гор ща  на лобовую кромку реза, проходит через полость реза, сформированную предыдущими проходами Значение тока режущей дуги 1 измен ют по периодическому закону во времени t . В течение времени -t, устанавливают значение тока I.. , а в течение времени-t - значение тока 1 причем всегда 1 7 In При горении дуги на токе 1 давление плазмообразующего газа на входе в камеру Pfijустанавливают Р{, г в момент горени  дуги на токе 1 - РПГ vn-ivr КИМ образом, давление плазмообразующего газа и, следовательно, его расход измен ют по периодическому закону с частотой следовани  импульсов тока, при этом также всегда устанавливают Pyi г wian, Рп г кши Поскольку I VI 7 In при горении на токе Iц имеет больщую жесткость столба. В результате при данном угле наклона оси плазмотрона значение угла входа дуги в изделие при токе 1и , которое характеризует угол между осью столба дуги 00 и наружной поверхностью обрабатываемого издели  oLg, всегда имеет больщее значение по сравнению с соответствующим значением этого угла при горении дуги на токе 1 уменьшени  тока, этому способствует расход плазмообразующего газа на токе l.n , имеющий меньшее значение по сравнению с горением дуги на токе In Это св зано с уменьшением угла входа дуги в обрабатываемое изделие и приводит к тому, что дуга горит по разному на лобовую кромку реза при токах Ip и 11 . Уменьщение угла входа дуги при токе Ifi приводит к тому, что активное п тно локализовано на верхней части лобовой кромки, в результате чего поток ионизированного газа, вьщеленного из столба 8 дуги, направлен по отнощению к наружной поверхности металла, наход щегос  в полости реза, под меньшим углом, Изменение угла отклонени  ионизированного газа в полости реза и of git обусловлено изменением угла и места, относительно лобовой кромки реза, входа дуги в обрабатьгоаемое изделие, т.е.й(1в« сСвхп - . Такое положение анодного п тна в полости реза обеспечивает дополнительный разогрев металла, выплавленного из полости рета при горении дуги на тоие 1ц , что в свою очередь, предотвращает его скапливание перед лобовой кроьжой реза. При выполнении последующегоС и +l) прохода повьшают угол надлона оси плазмотрона к поверхности обрабатываемого издели  до значени  об нп И Это увеличение угла наклона оси пла мотрона АА поотношению к обрабатываемому изделию обуславливает умень шение шунтировани  тока боковыми ст ками канавки, полученной при предыдущем проходе. Оно выражаетс  как доСц cinnf сз -пн При выполнении данного прохода такие ре7кимш 1епараметры,какIи, ПЧ . п сохран ют идентичными как и на предьщущем проходе, но при этом измен ютР по сравнению с предыдущим проходом. При горении дуги на токе I VJ устанавливают давление газа Р горении дуги.на токе При этом принимают пг шш pi р   ПГ шах nrmct пг ПГ W-in, .Увеличение расхода газа при горе нии дуги на токе Ip обуславливает уменьшение диаметра столба дуги на данном проходе (И+1), При этом за счет вьш еуказанного предотвращаетс  шунтирование тока стенками канавки при выполнении данного прохода. Кроме того, за счет такогд увеличени  расхода плазмообразующего газ возрастает динамическое воздействие на металл, выплавл емый из полости реза. В свою очередь.уменьшение расхо- о да газа при горении дуги на токе Ij дополнительно способствует снижению жесткости столба дуги на данном уменьшенном токе по сравнению с предьщутцим проходом. Поэтому, несмотр  на то, что при данном проходе возрастает угол наклона оси плазмотрона и св занный с ним угол входа дуги в изделие при горении дуги на токе . значение углавхода при рении на токе возрастает менее существенно . Т.е. за счет вышеуказанного приема обеспечивают&cij, хиТаким образом, повьш1ение значени  до(, ростом чихша проходов способствует TOMyj что в полости реза предотвращаетс  скапливание вьтлавленного металла, так как за счет термического воздействи  потока ионизированного газа на выплавленный металл обеспечиваетс  повышенна  жидкотекучесть металла выплавленного из части по 7ости 9 реза и наход щегос  на наружной поверхности металла в части полости 7 реза. Вследствие своей повышенной жидкотекучести этот металл растекаетс  в виде тонкого сло  в части полости реза предшествующим проходом. За счет этого непроизводительные простои, обусловленные прекращением горени  дуги и удалением в данное врем  металла , скопившегос  перед лобовой кромкой реза, отсутствуют. Поскольку с увеличением глубины выборки стшжаетс  ширина выплавл емой канавки из-за возрастани  количестна тепла, отводимого в обрабатываемь Й металл, то данное уменьшение ширины реза по его глубине  вл етс  фактором, способствующим возрастанию количества металла, скапливанлцегос  перед лобовой кромкой реза с увеличением числа проходов. Поэтому обусловленньв данным способом закон изменени  расхода (давлени ) плазмообразующего реза способствует тому, что несмотр  на увеличение числа проходов отсутствует скапливание выплавленного металла в полости реза в количествах, преп тствующих нормальному осуществлению процесса резки. Такое изменение расхода плазмообразующего газа составл ет 15-20% 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 обеспечиваетс  существенного снижени  жесткости столба дуги при ее горении на токе паузы. Изменение расхода плазмообразующего газа на большую величину также нецелесообразно, так как при этом может иметь место двойное дугообразовакие при горении дуги на токе паузы во врем  выборки глубоких канавок . При равном времени горени  дуги на токе импульса и токе паузы общий расход гшазмообразукжцего газа сохран ет посто нным свое численное значение независимо от числа проходов , несмотр  на предлагаемый закон его изменени . Использование предлагаемого спосо ба плазменно-дуговой поверхностной резки обеспе-1ивает повьшение производительности обработки на 30-40%, Пример. Плазменно-дугова  ра делка йанавки глубиной 35 мм выполн етс  на стали типа АК. При этом длина разделываемого участка 1 м. Резка выполн етс  на импульсном токе от специального источника, обеспечивающего частоту изменени  тока 1 /с при #0,5 с. При этом установлены следующие режимные параметры процесса: 1 п 200 Aj Г, 400 А. Резка выполн етс  при расходе воздуха , охлаждающего резак, равном5,0м соответственно процесс резки выполн лс  двухпоточным.плазмотроном с на ружным электрически нейтральным соплом . Угол наклона оси плазмотрона к по верхности обрабатываемого издели  при выполнении первого прохода устанавливают равным 30 . При выполнении первого прохода давление газа, подаваемого в плазмотрон (на входе в камеру ), измен ют с частотой следовани  30

импульсов тока. Это изменение давлени  фиксируют с помощью датчиков давлени  ЭД-6. При выполнении каждого последующего прохода угол наклона плазмотрона к поверхности обрабатываемого издели  повьпиали на 12-15 . Давление плазмообразующего газа на входе в камеру измен ют с частотой следовани  импульсов тока. При этом на первом проходе установлены следующие значени  давлений газа РПМИ 0,6 кгс/см и Ртах кгс/см. Соответственно на втором проходе устанавливают,Р 0,S2 кгс/слл.

на третьем

P «iи--o.4 Ph1ax- f и т. д. Данное изменение давлени  в камере формировани  дуги обеспечивают за счет изменени  расхода плазмообразующего газа, коTQpoe составл ет 15-20%.

Таким образом, при выполнении каждого прохода обеспечивают увеличение расхода плазмообразующего газа н каждом проходе при горении дуги на токе 1 и соответственно понижают при горении дуги на токе .

цать. Поэтому вс кое прекращение перемещени  гЛазмотрона, св занное с необходимостью удалени  выплавленного металла из полости реза, требует прекращение горени  режущей дуги и отвода плазмотрона от места реза и последующего повторного возбуждени  дежурной и режущей дуги.

Предлагаемый способ обеспечивает на 30-40% более высокую производительность работ по сравнению с известным .

Claims (5)

1. Формула изобретени 

   Способ плазменно-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 тличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности многопроходной резки, выполн емой с увеличением угла наклона плазмотрона на каждом-последующем проходе путем устранени  скапливани  расплавленного металла перед лобовой кромкой реза. Указанное изменение режимных параметров процесса обеспечивает отсутствие скапливани  выплавленного металла в полости реза. При этом выплавленный металл растекаетс  в виде тонкой пленки, практически не преп тствующей нормальному осуществлению процесса резки. При этих особенност х процесс резки , выполн емый путем последовательного выплавлени  канавок, на скорости перемещени  плазмотрона 500 мм/мин осуществл етс  за п ть проходов при общей глубине выборки 35 мм. Сравнение предлагаемого способа с известным показывают, что в известном способе количество непроизводительных простоев, обусловленных необходимостью удалени  расплавленного металла из полости реза, возрастает с увеличением глубины выплавл емой канавки. Так, например,- выполнение первых двух проходов известным способом не требует дополнительных операщт, св занных с удалением выплавл емого металла из полости реза вручную. Однако на третье проходе таких остановок было четыре, на четвертом проходе семь и на п том - двенад 8 при каждом последующем проходе расход газа при горении дуги на токе импульса повьппают на 15-20% а на .токе паузы понижают на такую же величину . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 495176, кл. В 23 К 31/10, 10.06.68,
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 554977, кл. В 23 К 31/10, 21,03.71, 112
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 449788, кл. В 32 К , 16.04.65.
4. 4.Шапиро И.С. и др. Поверхностна  плазменно-дугова  резка.- Сварочное производство, №3, 1977, с. 37-39.
5. 5.Шапиро И.С. и др. Плаэменнодугова  поверхностна  резка импульсным током.- Сварочное производство № 2, 1977, с.33-36.

   ./

   / сриг.Ъ