Плазменно-дуговая и другие виды термической резки

ПЛАЗМЕННО-ДУГОВАЯ И ДРУГИЕ ВИДЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКИ

Виды дуговой резки металлов

Общие сведения. Интенсивный нагрев металла электрической дугой используется не только для сварки, но и для резки металла. Дуговая резка по сравнению с обычной кислородной имеет некоторые преимущества, к которым относятся: простота оборудования, возможность резки металлов различного химического состава, высокая производительность и др.

В промышленности широко применяются следующие способы дуговой резки: ручная дуговая неплавящимся и плавящимся покрытыми электродами; воздушно-дуговая; кислородно-дуговая; плазменно-дуговая.

Ручная дуговая резка. Этот способ резки используют как вспомогательную операцию. Дуговая резка неплавящимся электродом (рис.1) (угольным или графитовым) обеспечивается за счет выплавления металла из зоны реза, а не за счет его сгорания в струе кислорода, как при газовой резке. Благодаря высокой температуре нагрева могут разделяться материалы, не подвергающиеся кислородной резке (чугун, высоколегированные стали, цветные металлы). Процесс ведут на постоянном или переменном токе максимальной мощности. Для этого способа характерны малая точность и низкая чистота реза.

Рис.1. Схема дуговой резки металла плавящимся электродом

При дуговой резке плавящимся электродом рез получается более чистый и узкий, чем неплавящимся электродом. Резку выполняют методом опирания. Можно использовать электроды, предназначенные для сварки, увеличив силу тока на 20-30 %. Эффективнее выполнять резку специальными электродами ОЗР-1, предназначенными для разделительной резки, строжки и удаления дефектных мест на деталях из сталей (в том числе и высоколегированных), чугуна и медных сплавов.

Разработаны новые высокопроизводительные электроды для дуговой резки, например ОЗР-2, которые обеспечивают повышение производительности в 1,3-2 раза, снижение удельного расхода электродов на 30- 50 %, а также снижение расхода потребляемой электроэнергии на 10-25 %.

Воздушно-дуговая резка. Сущность способа состоит в том, что металл расплавляется теплотой электрической дуги, а затем выдувается сжатым воздухом из зоны реза (рис.2). При этом небольшая часть металла сгорает в кислороде, содержащемся в воздухе. Данный способ применяют для удаления дефектных мест под заварку (поверхностная резка) и резки листов из нержавеющей стали толщиной до 20 мм (разделительная резка). Резку проводят на постоянном токе обратной полярности угольным (графитовым) электродом с помощью специальных резаков обычно с боковой подачей сжатого воздуха под давлением 0,4-0,5 МПа. Используют также омедненные графитовые электроды, покрытые слоем меди около 0,1 мм. Омеднение уменьшает расход электродов.

Рис.2. Схема воздушно-дуговой резки металла

1 - электрод;

2 - воздушная струя;

3 - канавка;

4 - резак.

Кислородно-дуговая резка. При таком способе резки металл разогревается с помощью электрической дуги, а затем сжигается струей кислорода, подаваемой к месту реза параллельно электроду. Оксиды, получаемые при сгорании металла, выдуваются из места реза этой же струей кислорода. Применяют угольные и графитовые электроды, а также специальные плавящиеся трубчатые электроды с подачей кислорода через внутреннее отверстие. Способ широко не используется.

Плазменно-дуговая резка. Сущность данного способа состоит в расплавлении металла в месте реза и его выдувании потоком плазмы. Для образования плазмы используют специальные горелки - плазмотроны. В этих горелках на дугу направляется плазмообразующий газ (например, аргон), который сжимает дугу и повышает ее температуру до 8000-20 000 °С.

Сжатая дуга может быть получена аналогично сварочной дуге прямого и косвенного действия. В первом случае одним из электродов служит обрабатываемый металл (рис.3), во втором - дуга горит между независимыми электродами (рис.4). Сжатую дугу, полученную по первой схеме, принято называть плазменной дугой, а по второй - плазменной струей. Плазменную струю используют для резки металла малой толщины - до 10-20 мм. Плазменная дуга широко применяется для резки металла как малой, так и большой толщины, она имеет высокий КПД.

Рис.3. Схема плазменно-дуговой резки, где одним из электродов служит обрабатываемый металл

1 - разрезаемый металл;

2 - плазма;

3 - дуга;

4 - неплавящийся электрод;