Корзина
101 отзыв
Сертифицированная компания Prom.ua
+38(067)685-58-61
Контакты
"МастерСварка"
Наличие документов
Знак Наличие документов означает, что компания загрузила свидетельство о государственной регистрации для подтверждения своего юридического статуса компании или физического лица-предпринимателя.
+38067685-58-61Kyivstar
+38095542-69-00МТС
Павел Сергеевич
УкраинаДнепропетровская областьДнепр
Set_79
+38(067)685-58-61
+38(067)685-58-61

Воздушно-плазменная резка металлов – теория

Воздушно-плазменная резка металлов – теория

Воздушно-плазменная резка металлов – теория.

В полости реза, образующейся под воздействием плазменной дуги, имеют место сложные тепловые, газодинамические, электромагнитные и химические процессы, обычно взаимодействующие между собой. Поток тепловой энергии и плазмообразующего газа, истекающего через сопловое отверстие плазмотрона в полость реза, создает поле градиентов температур в металле, вызывает интенсивный нагрев и расплавление металла, а затем удаление расплавленного слоя из полости реза. Проникающая в полость реза дуга также является источником тепловой энергии, выделяющейся как в разрядном столбе, так и в опорном пятне дуги, соприкасающемся с металлом. Одновременно дуга создает электромагнитное поле в полости реза. Поток плазмообразующего газа, воздействуя на расплав, вызывает перенос массы металла. Последний, в свою очередь, взаимодействуя с поверхностью не расплавленного металла, увеличивает теплопередачу в неё.

Теплопроводность металла обусловливает не только полезный нагрев его поверхностного слоя, но и потери тепла в глубину. Наличие в плазмообразующем газе кислорода приводит к возникновению химических реакций окисления металла.

Рассмотренные процессы переноса тепла и массы, механического перемещения расплава металла, изменения состояния вещества и др. происходят по всему объему вблизи фронтальной стенки полости реза. Эти процессы, налагаясь друг на друга, вызывают образование поля градиентов температур, поля механических сил, электромагнитного поля и поля градиентов концентрации вещества, которые, в общем случае, являются не стационарными. И только в установившемся процессе плазменной резки их можно принять квазистационарными.

Схема полости реза с размещенной в ней дугой представлена на рис. 2.1. Можно отметить три характерные зоны по высоте полости реза. Первая зона I - зона углубления дуги. Она простирается от верхней плоскости разрезаемого металла до начала зоны посещения опорного пятна дуги. Нагрев и расплавление металла в этой зоне осуществляется от столба дугового разряда за счет конвективного и лучистого нагрева. Вторая зона II - это зона посещения фронтальной поверхности реза опорным пятном дуги. Здесь определяющим является тепловой поток в металл от опорного пятна дуги. И, наконец, третья зона III -характеризуется, главным образом, теплообменом между плазменной струей и поверхностью металла. Эта зона простирается вниз от конца зоны посещения опорного пятна дуги до нижней поверхности разрезаемого металла. Следует подчеркнуть, что протяженность зон не является постоянной, а изменяется в широких пределах при изменении входных параметров.

Изменение входных параметров: электрической мощности, расхода плазмообразующего воздуха, скорости перемещения плазмотрона, толщины металла и др. вызывает возникновение переходного процесса. Его продолжительность обусловливается величиной и характером возмущений, а также геометрическими параметрами полости реза и свойствами разрезаемого металла. Важно, чтобы после завершения переходного процесса режим резки металла достиг своего стационарного состояния.

Стационарность режима обеспечивается согласованностью между скоростью перемещения плазмотрона и скоростью образования полости реза. При малой скорости перемещения плазмотрона увеличивается ширина полости реза, снижается качество образующейся поверхности и ухудшается устойчивость горения дуги. Если скорость перемещения плазмотрона превышает скорость образования полости реза на полную глубину, то возникает непрорезание металла и брак продукции.

Эффективность процесса разделительной резки металла, характеризующаяся, прежде всего, производительностью и качеством, находится в сложной зависимости от режимных и конструктивных параметров: мощности режущей дуги, расхода плазмообразующего воздуха, диаметра и длины канала сопла, через который плазменная дуга переходит на разрезаемый металл, скорости перемещения плазмотрона относительно металла, расстояния от среза сопла до поверхности разрезаемого металла и других параметров. Причем влияние входных параметров на процессы в полости реза носят сложный характер.

В общем виде, вся совокупность процессов в полости реза обусловливается преобразованием в ней потоков вещества и энергии. Поскольку в образующейся полости реза не аккумулируется ни энергия, ни вещество, то схема ввода и отвода их потоков может быть представлена рис. 2.2. В полость реза вводятся потоки энергии и плазмообразующего газа.

 

Причем последний проходит через полость реза, не изменяя своей массы. Под действием потоков энергии и плазмообразующего газа из полости реза удаляется расплавленный металл. Входящий в полость реза поток энергии частично расходуется на полезную работу расплавления металла, а частично уходит из полости реза с отработанными газами, а также теряется в глубине разрезаемого металла.

Геометрические параметры плазменной режущей дуги, величина и геометрия теплового потока, поступающего от неё в металл, определяют не только скорость образования разделительного реза, но и его форму, прежде всего, глубину прорезания и ширину реза. Эти параметры влияют также на затраты энергии, расходуемой на выплавление металла из полости реза и на образование разделительной поверхности реза.

Изучение столь сложных и многофакторных закономерностей протекания процессов в полости образующегося реза позволяет в конечном итоге оптимизировать процесс образования полости реза.

facebook twitter
Предыдущие статьи