Bergner, Nadine

Brauner, Philipp

Corzilius, Florian

Jansen, Nils

Leonhardt, Thiemo

Loup, Ulrich

Nellen, Johanna

Schroeder, Ulrik

Солодский, Сергей Анатольевич

Борисов, И. С.

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

     Секция 1: Инновационные технологии получения  и контроля неразъемных соединений в машиностроении  44Работа выполнена при частичной финансовой поддержке и гранта РФФИ № 14-08-00299 с использованием оборудования ЦКП «Нанотех». Литература. 1. Агеев В.С., Морозов С.В., Шурыгин М.П., Никонов Г.И., Щелкунов С.А. О причинах возникно-вения трещин в сварных швах листа настила ортотропных плит // Транспортное строительство. 2002. № 11. С. 18-20. 2. Стали и сплавы. Марочник: Справ. изд. / В.Г. Сорокин и др.; Науч. ред. В.Г. Сорокин, М.А. Гев-расьев. М.: «Интермет Инжиниринг», 2001, 608 с. 3. Лившиц Л.С., Хакимов А.Н. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соедине-ний. М.: Машиностроение. 1989, 336 с.   ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ С.А. Солодский, к.т.н., доцент, И.С. Борисов, студент гр. 10600 Юргинский технологический институт (филиал) Национального исследовательского  Томского политехнического университета 652055, Кемеровская обл., г. Юрга, ул. Ленинградская, 26, тел. (38451) 777-64 E-mail: Serdgio80@inbox.ru Исключительно большие технологические возможности плазменных устройств привели к ним огромное внимание исследователей и производственников. В связи с этим в технической литературе с каждым годом увеличивается количество публикаций по различным теоретическим и практиче-ским вопросам плазменной обработки. Независимое регулирование общего потока энергии и его плотности открывает новые воз-можности в технологии плазменной сварки и резки металлов. Способность плазмотронов строго ло-кализовать область интенсивного тепловыделения и повысить в ней значение удельных тепловых потоков до величины 102 - 103 кВт/см2  явилась основной предпосылкой при использовании их для резки металлов [1]. В настоящее время отечественная практика обогатилась опытом использования воздушно - плазменной резки малоуглеродистых сталей. Тепловое воздействие плазменной резки на металл у кромок и вызванные им изменения свойств металла в зоне термического влияния могут быть уменьшены применением рациональных режимов резки. Так, глубина литого участка зоны влияния может быть уменьшена повышением на-пряжения режущей дуги, а глубина участка с измененной структурой - увеличением скорости резки. В то же время увеличение скорости сопровождается увеличением глубины литого участка [2]. Главным показателем производительности труда при плазменной резке является скорость рез-ки. Для того чтобы осуществить плазменную разделительную резку металла, необходимо расплавить определенный объем материала вдоль предполагаемой линии реза и удалить его из полости реза ско-ростным потоком плазмы. Для выплавления зоны металла вдоль линии реза нужно подвести определенное количество теп-лоты. Это количество поступает в металл из столба сжатой дуги и носит название тепловой мощности дуги qи. Требуемая величина qи, Вт, зависит от многих параметров и определяется по формуле [1]:    19,40  qТTcFVq плpи   где Vp - скорость резки, см/с; F - площадь поперечного сечения зоны выплавляемого металла, см2; γ - удельный вес разрезаемого металла, г/см3; с - теплоемкость металла, Дж/(г*°С); Тпл - темпера-тура плавления металла, °С; То - температура металла до начала реза, °С, q - скрытая теплота плавле-ния металла, °С. Здесь произведение Vp*F*γ определяет массу выплавляемого металла за единицу времени и имеет размерность г/с. Эффективная тепловая мощность qи для заданной толщины металла имеет определенное чи-словое значение, ниже которого процесс резки невозможен. Во всех известных работах указывается влияние на скорость резки таких известных парамет-ров как ток дуги, диаметр сопла, тип и давление плазмообразующего газа [1-3]. Поэтому в работе проведено исследование влияния напряжения дуги на скорость резки для стали Ст3. Для этого были      Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов  «Обработка материалов: современные проблемы и пути решения»  45взяты два разных источника питания с различными напряжениями холостого хода. СUТ - 70 : 240 В, УПР - 51: 270 В. Резка производилась в автоматическом режиме. Данные исследований для Ст3 приведены на рисунке 1 и 2.   Рис. 1. Влияние тока дуги на скорость резки (Автоматическая резка,  давление плазмообразующего газа (воздух) 6 кгс/см)   Рис. 2. Влияние напряжения на скорость резки металла (ток дуги 50А, давление плазмообразующего (воздух) газа 6 кгс/см )  Как видно из экспериментальных данных напряжение сильнее влияет на скорость резки по сравнению с током дуги, особенно заметно при резке более толстой стали.  В работе также проведены исследование влияния напряжения на ширину ЗТВ ЗТВ, возникающая при плазменной резке, состоит из двух основных участков: 1-ый состоит из не-удаленного с твердых поверхностей литого металла, и 2-ой участок формируется в зоне, где в металле произошли структурные изменения в результате быстрого нагрева и охлаждения. Увеличение роста зерна в ЗТВ, приводит к необходимости удаления слоя металла на ширину ЗТВ при использовании разрезанного металла под сварку в ответственных сварных конструкциях, в связи с этим снижение ширины ЗТВ приво-дит к существенному снижению трудоемкости изготовления металлоконструкций.   Рис. 3. Результаты измерения твердости при напряжении источника 240 В (ток дуги 50А, давление плазмообразующего (воздух) газа 6 кгс/см )  прочихбыло вструктРиб- толщ1. Раз2. БорстипрященРис. 4(тоИз графиков  равных услоЭто утверждыявлено, чтуры представ а) д) с. 5. Макрошина метала- 51, ж-Такое довольница в скорооздки, образ резки в напржением на дие анодногоИсследованияСекции контрол. Результатык дуги 50А, видно, что ввиях снижаетение подтверо ширина ЗТлены на рис лифы образ 10мм УПР -  д- толщина м толщина мено существести резки, чтующиеся правлении резуге более гл пятна более процесса рея 1: Инноваця неразъемн измерения тдавление пла случае испося. Это объясждается макВ при автомунке 5 а-з. б) е) цов после пл51, в- толщиетала 3мм Стала 5мм СUнное изменео приводит ки плазменноа, которые в убокие. Это  интенсивно.зки в автомат     ионные техных соединен46вердости прзмообразую льзования боняется снижероструктурнатической разменной рена метала 20UТ - 70, е- тТ - 70, з − то ние ширины  меньшему нй резке, вознслучае исполобъясняется  ическом режиологии полуий в машинои напряженищего (воздухлее высокогонием временым анализомезке снижаев) ж) зки: а- толщимм, СUТ - 70олщина металщина металЗТВ объясняагреву кромикающие всьзования ис тем, что приме позволилчения  строении и источника ) газа 6 кгс/с напряженияи термическо, с помощьются в средн на метала 1, г- толщинала 3мм УПРа 5мм УПР -ется двумя пки детали ледствие нерточника пит меньшем но сделать сле270 В м )  дуги твердого цикла при  которого вем на 25%. г) з) 0мм, СUТ - 7 метала 20мм - 51,  51. ричинами: авномернойания с меньшапряжении пдующие выво сть при резке.  работе Макро- 0, , УПР  скоро-им на-ереме-ды:      Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов  «Обработка материалов: современные проблемы и пути решения»  471. Обе составляющих мощности режущей дуги (сила тока и напряжение) - не равноценны по интенсивности влияния на скорость резки. Установлено на основании экспериментальных исследо-ваний, что увеличение напряжения более эффективно влияет на скорость резки, чем увеличение силы тока. К тому же увеличении тока дуги приводит к ускоренному износу деталей плазмотрона Величи-на напряжения на дуге предопределяет глубину ее погружения в разрезаемый металл, что способст-вует повышению скорости и качества резки. 2. Увеличение напряжения повышает стабильность анодного пятна внутри полости реза, что влияет не только на форму фронтальной поверхности, но и боковых стенок полости реза. Литература. 1. Сварка и резка материалов/под ред. Казакова Ю.В.- М.: Издательский центр «Академия», 2006, 391 с. 2. Сварка. Резка. Контроль: Справочник. В 2-х томах/Под общ. Ред. С24 Н.П. Алешина, Г.Г. Чер-нышова.-М.: Машиностроение, 2004. 3. Кимиюки Нисигуси, Киньити Мацуяма. Фундаментальное исследование плазменно-дуговой рез-ки (ч.2)//Есэцу Факкайси. 1977 Т. 46. №8. С . 35 - 42.     ВЛИЯНИЕ СПЕЦИФИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ДВУХДУГОВОЙ СВАРКИ НА СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ М.А. Шолохов, к.т.н., А.Ю. Мельников*, инж., А.М. Фивейский*, к.т.н., доц. ООО «ШТОРМ»  *ФГАОУ ВПО Уральский федеральный университет  имени первого Президента России Б.Н. Ельцина 624093, Свердловская обл., г. Верхняя Пышма, ул. Бажова, д. 28, 3 ОПС, а/я 1, тел. (343)283-00-50 E-mail: au_melnikov@mail.ru При изготовлении специальной техники нового поколения наиболее затратным и трудоемким является производство толстостенных корпусных изделий, в которых операция сварки занимает до 50% всего объема работ [1]. К повышению трудоемкости изготовления корпусов специальной техни-ки приводят значительные толщины свариваемых элементов и использование соединений с раздел-кой кромок. Применение для корпусов специальной техники высокопрочных среднелегированных сталей с ухудшенными характеристиками свариваемости требует разработки специальной техноло-гии сварки, формирующей прочные сварные соединения. При этом важно отметить, что часто имеют место значительная протяженность прямолинейных швов и угловые или двутавровые схемы сварно-го соединения в конструкциях. Это предопределяет целесообразность автоматической сварки. По-вышение производительности процесса и уменьшение дефектности сварных соединений, совершен-ствование методов их создания могут быть достигнуты посредством многодуговой сварки в защит-ных газах [1-5].   Механические, физико-химические и эксплуатационные характеристики металла сварного шва и околошовной зоны термического влияния (ЗТВ) определяются целым рядом факторов, в том числе структурно-фазовым составом всех слоев металла сварного соединения, поэтому комплексное исследование особенностей их формирования при различных технологиях сварки является актуаль-ной научно-практической задачей. Для выявления особенностей влияния многодуговой сварки на свойства сварных соединений был проведен ряд экспериментов. Сварку выполняли методами одно- иди двухдуговой сварки в за-щитном газе (Ar+CO2) сварочными проволоками: Cв-08Г2С- для первой дуги, Cв-08Х20Н9Г7Т для второй дуги. Угол V-образной разделки кромок (раскрытия кромок) свариваемых пластин толщиной 20 мм составлял 60° (площадь разделки 231 мм2) или 12° (площадь разделки 122 мм2). В качестве материала образцов была взята высокопрочная сталь 30ХГСА, которая находит широкое применени-епри изготовлении корпусных конструкций специальной техники. После сварки из образцов были вырезаны темплеты для проведения микроструктурного ана-лиза (рис. 1). Исследование выполняли методами растровой электронной микроскопии на микроско-пе высокого разрешения Quanta-200 (производства FEI Company, Голландия, США) дополнительно оборудованного системой Pegasus, включающей устройство для анализа структуры и текстуры мате-риалов методом дифракции обратно отраженных электронов (EBSD) и энергодисперсионный рент-геновский спектрометр (EDS).   

Повышение эффективности плазменной резки

RWTH Publications

On collaboratively conveying computer science to pupils

Повышение эффективности плазменной резки

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

RWTH Publications