Металловедение и сварка

Обычная газовая  резка применяется для разделения и поверхностного строгания углеродистых сталей, а кислородно-флюсовая резка — для разделения легированных сталей, чугуна, цветных металлов и их сплавов.

К электрической  резке следует отнести резку  плавящимся металлическим электродом, угольным электродом, вольфрамовым электродом в защитном газе, воздушно-дуговую резку, кислородно-дуговую, плазменную и подводную резку. Все эти способы резки могут применяться для разделения сталей, чугуна, цветных металлов и их сплавов. 

1 Плазменная  резка. Основными параметрами, регулируемыми при плазменной резке, являются состав плазмообразующего газа, зазор между соплом и листом (факельный зазор), сила тока плазменной дуги и скорость резки. Причем, последний фактор напрямую зависит от двух предыдущих.

2 Плазмообразующий газ. Для ручной плазменной резки наилучшим плазмообразующим газом является воздух, он доступен и прост. Воздух показывает хорошие результаты на листах толщиной 25,4 мм. Отрицательной характеристикой применения воздуха является незначительное обесцвечивание и нитрирование кромки реза.

Для автоматической плазменной резки обычно используют двойной газ. Наиболее эффективная комбинация для резки листов толщиной 25,4 мм азот в качестве основного газа и водяной туман в качестве дополнительного. Но на тонких листах водяные пары могут охлаждать рез слишком быстро, не обеспечивая достаточный нагрев, в результате чего кромка реза получается грубой, а на нижней поверхности образуется шлак. Для устранения этого дефекта необходимо увеличить силу тока и (или) уменьшить скорость резки. При резке листов толщиной более 25,4 мм многие производители удачно используют в качестве основного газа аргон или водород, а в качестве дополнительного азот или двуокись углерода. Смесь водородазот позволяет минимизировать нитрирующий эффект. Применение углекислого газа пока более дорого, чем использование азота, однако он позволяет получать более чистые резы и уменьшает вредные испарения, возникающие в процессе резки. Важное значение при плазменной резке играет не только выбор плазмообразующего газа (газов), но и определение оптимального давления, обеспечивающего высокое качество реза и продолжительность службы электрода и сопла. При повышенном давлении возникают проблемы в начале процесса резки и уменьшается срок службы электрода. При пониженном давлении плазмотрон охлаждается недостаточно, что может привести к раздвоению дуги и разрушению сопла.

3 Ток дуги.

Ток дуги напрямую определяет толщину разрезаемого металла  и срок службы электрода и сопла. Для каждого комплекта электродсопло существует свой номинальный ток. При резке металла рекомендуется устанавливать ток дуги не более чем 95%, от номинального значения. При повышении тока дуги следует увеличить диаметр выходного отверстия сопла.

4 Факельный  зазор.

Факельный зазор  влияет на перпендикулярность кромок реза, плотность плазменной дуги и устойчивость дуги. Чем больше факельный зазор, тем больше угол наклона кромки реза. Оптимальный зазор 1,510мм. Поддержание постоянной величины факельного зазора обеспечивает получение качественного реза без дефектов на кромках. Уменьшение оптимальной величины зазора приводит к преждевременному сгоранию сопла и электрода. Особенно значительно это проявляется при контакте сопла с разрезаемым листом. Для устранения этой ситуации многие машины оборудуют стабилизаторами высоты, автоматически поддерживающими оптимальный факельный зазор.

5 Скорость резки.

Скорость  резки оказывает существенное влияние  на качество реза, в первую очередь  на наличие шлака на нижней поверхности  и на легкость его удаления. 
При пониженной скорости резки плазмообразующий газ будет расходоваться нерационально, на нижней стороне листа образуется низкоскоростной шлак, который легко удаляется. При повышенной скорости резки дуга начинает осциллировать, в результате чего линия реза получается волнистой. На нижней стороне листа образуется так называемый, высокоскоростной шлак, отделение которого затруднено 
Скорость резки должна быть такой, чтобы угол отставания прорезания нижней кромки от верхней не превышал 5.

6 Ширина реза и угол наклона кромок.

Решающее  влияние на точность и качество резки оказывает ширина реза и угол наклона кромок. Размеры реза и форма кромок определяется многими параметрами, такими как ток и напряжение дуги, расход плазмообразующего газа и скорость движения плазмотрона. 
Размер выходного отверстия сопла и ток дуги напрямую влияют на ширину реза. Увеличение любого из этих параметров повлечет увеличение ширины реза. Оценить величину ширины реза, можно увеличив размер выходного отверстия сопла в 1,5 раза. Для вырезки деталей с требуемыми размерами необходимо сдвигать плазмотрон на полуширину реза в "металл". На станках с ЧПУ это осуществляется с помощью компенсаторов реза или корректоров, которые автоматически пересчитывают эквидистантную траекторию движения инструмента. 
Широкий рез (размеры детали меньше требуемых) может получиться вследствие частичного разрушения электрода, большой величины факельного зазора, повышенного тока дуги, несоответствующий расход плазмообразующего газа или низкая скорость резки. Узкий рез (размеры детали больше требуемых) является следствием небольшого факельного зазора, пониженного тока дуги, большого расхода плазмообразующего газа или высокой скоростью резки. Угол наклона кромок это угол между обработанной поверхностью и перпендикуляром к поверхности листа. При тангенциальном подводе плазмообразующего газа левая и правая кромки реза имеют различный угол наклона. При закручивании потока газа по часовой стрелке угол правой кромки, если смотреть по ходу движения плазмотрона, равен 13, а левой 38. Угол кромки, превышающий 5, сигнализирует о возникновении проблем с параметрами резки. Положительный угол наклона (верхний размер больше нижнего) является следствием повреждения сопла, растяжения дуги, пониженного тока дуги или высокой скорости резки. 

Гуляев А.П. металловедение. М.: Металлургия, 1986. – 554 с.

Ляхтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия , 1984. – 360 с.

Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1983. – 526