Газовая резка нержавеющей стали

плазменно-дуговой * резке (рис. 2) дуга 3 возбуждается между разрезае¬мым металлом 4 и неплавящимся вольфрамовым электродом ВЛ-15 (с добавлением лантана), расположенным внутри электрически изолированного формирующего наконечни¬ка 1. В большинстве случаев применяется дуга постоянного тока прямой полярности. Продуваемый через сопло газ об¬жимает дугу, обеспечивает в ней интенсивное плазмообразование и придает дуге проникающие свойства. При этом газ разогревается до высоких температур (10 000— 20000°С), что обеспечивает высокую скорость истечения и сильное механическое действие плазмы на расплавляе¬мый металл, выдуваемый из места реза. В металле 4 образуется полость, по стенкам которой опускается активное пятно 5 дуги. При движении резака в направлении стрелки 2 пятно 5 остается на лобовой стенке реза и вместе со столбом плазменной дуги 3 и факе¬лом 6 плазмы обеспечивает непрерывное проплавление металла по всей толщине и одновременное удаление расплавленного и испаренного металла. На рисунке 3 показана схема комплекта для ручной плазменно-дуговой резки, а на рис. 4 —резак РДМ-1-60.

Плазменно-дуговую резку целесообразно применять: при изготовлении из листов деталей с фигурными контурами; из¬готовлении деталей с прямолинейными контурами, не тре¬бующих механической обработки; вырезки проемов и отвер¬стий в металлах; резке полос, прутков, труб и профилей и придания их торцам нужной формы; обработке кромок поко¬вок и подготовке их под сварку; вырезке заготовок для меха¬нической обработки, штамповки и сварки; обработке литья.

По сравнению с кислородной плазменно-дуговая резка имеет следующие преимущества: возможность резки на од¬ном и том же оборудовании любых материалов; высокая скорость резки металлов небольших толщин (до 20 мм); ис¬пользование недорогих и недефицитных газов и отсутствие потребления горючих газов (углеводородов); малые тепло¬вые деформации вырезаемых деталей; относительная про¬стота автоматизации процесса резки, определяемого в основ¬ном электрическими параметрами.

Рис. 3. Схема комплекта для руч¬ной плазмеино-дуговой резки с реза¬ком РДМ-1-60:

1 - резак. 2 — кабельно-шланговый пакет, 3 — коллектор со струбциной, 4 — зажигал¬ка, 5 — источник тока, 6 — баллоны с га¬зами, 7 — редукторы, 5 — кабели, 9 — шланги, 10 — водопроводная магистраль, 11 — слив охлаждающей воды.

Рис. 4. Резак РДМ-1-60:

1 — наконечник, 2 — головка, 3 — защитный колпачок,

4 —щиток, 5 — рукоятка, 6 — рычаг клапана подачи

водорода или азота, 7 - вентиль подачи аргона,

8 —коллектор со струбциной

Недостатками плазменно-дуговой резки являются: бо¬лее сложное и дорогое оборудование, включающее источник - питания и регулирования дуги; более сложное обслужива¬ние; необходимость применения водяного охлаждения горелки и защитных масок со светофильтрами для резчика; необ¬ходимость более высокой квалификации резчика.

Плазменно-дуговую резку целесообразно применять при обработке металлов, которые трудно или невозможно резать другими способами, или когда плазменно-дуговая резка оказывается наиболее экономичной, или обеспечивает скорости резки, согласующиеся с принятыми в технологии обработки того или иного изделия. Плазменно-дуговой резкой обраба¬тывают алюминий и его сплавы; медь и ее сплавы; нержаве¬ющие высоколегированные стали; низкоуглеродистую сталь; чугун магний и его сплавы; титан. Возможность резки ме¬талла данной толщины и интенсивность проплавления опре¬деляются мощностью дуги, т. е. величиной тока и напряже¬ния. Ориентировочные величины максимальной толщины резки различных металлов в зависимости от напряжения следующие:

Рабочее напряжение, в ...

Толщина разрезаемого метал¬ла, мм: алюминия и его сплавов …

сплавов железа, латуни,

бронзы .......

меди .......... 70—75

25

20

15 130-150

100

75

50 200-250

300

200

100

Скорость резки регулируется изменением тока дуги (регули¬рованием источника питания). Скорость резки быстро пада¬ет с увеличением толщины металла и одновременно увели¬чивается ширина реза. При ручной резке равномерное веде¬ние процесса обеспечивается при скорости до 2 м/мин.

В качестве источников питания дуги током применяют: сварочные преобразователи ПСО-500 на 500 а, включаемые последовательно 2-—3 гит. на одну дугу; сварочные выпрями¬тели ВКС-500-1 по 500 а на кремниевых вентилях ВК-200, включаемые последовательно 2—3 шт. на одну дугу; источ¬ник питания плазменной дуги ИПГ-500 на 700 а; выпрями¬тель ВГД-501 на 500 а для плазменно-дуговой резки и др. В качестве электродов вместо лантаиированного воль¬фрама ВЛ-15 по ВТУ-ВЛ №24 – 5 - 62 можно применять, при обеспечении надлежащих гигиенических условий, торированный (с добавкой тория) вольфрам ВТ-15. В некоторых резательных устройствах применяют штабики из вольфрама или циркония, медные втулки, графитовые стержни. Послед¬ние используют при обдувке дуги активными газами, без га¬зовой защиты электрода. Расход вольфрама при резке в аргоно-водородных смесях составляет 0,01 г/мин, а при резке в смесях азота с содержанием 0,5% кислорода —0,05 г/мин. В качестве плазмообразуюших газов применяют: химически неактивные к металлу газы: чистый аргон со¬става А по ГОСТ I0I57—62; технический азот 1-го сорта по ГОСТ 9293—59; смеси аргона с водородом техническим 1-го сорта по ГОСТ 3022—45; гелий; аммиак;

химически активные к металлу газы: кислород или воз¬дух, часто в смеси с азотом; возможно применение воды (паров).

Водород и азот диссоциируют (расщепляются на атомы) в дуге, а затем атомы их вновь соединяются в молекулы (рекомбинируют) на более холодных частях металла, выделяя при этом большое количество дополнительного тепла. Это способствует более благоприятному распределению тепла по всему объему металла, что имеет особое значение при резке металла больших толщин.

При резке обычно применяют следующие плазмообразующие газы и из смеси (табл. 4).

Для резки алюминиевых сплавов целесообразнее при¬менять азотно-водородпые смеси. Резку сплавов толщиной 5—20 Мм рекомендуется производить в азоте, а толщиной 20—100 мм в азото-водородной смеси. Аргоно-водородпые смеси при резке алюминиевых сплавов применяют при необ¬ходимости получения особо чистых резов. При ручной резке содержание водорода в аргоно-водородной смеси снижают до 20%, так как при более низком содержании водорода лег¬че поддерживать дугу при колебаниях расстояния между мундштуком и металлом.

При резке нержавеющих сталей до 50 мм толщиной при¬меняют смесь кислорода с азотом, который, протекая вдоль электрода, защищает его от окисления, а также азот и азото-водородную смесь. При скоростной безгратовой резке нержавеющих сталей следует применять смесь кислорода с

20—25% азота.

Нержавеющие стали малой толщины (до 20 мм), кромки которых не требуют высокой стойкости против межкристал-литной коррозии, можно резать в азоте, а нержавеющие ста¬ли толщиной 20—50 мм — в азотно-водородмой смеси. При повышенных требованиях в отношении стойкости кромок к межкристаллитной коррозии нержавеющие стали режут в азотно-водородной смеси. Полученные при этом кромки можно сваривать встык без присадочной проволоки.

Смеси с аргоном при резке нержавеющих сталей приме¬няют реже. При резке латуни в азоте скорость резки выше на 25—30%, чем при резке меди в азоте. Для резки низкоуг¬леродистых сталей наиболее целесообразно применять кисло¬род пли его смесь с содержанием азота 25—60%, который, протекая вдоль вольфрамового электрода, защищает его от окисления. При необходимости низкоуглеродистые стали можно резать в одном азоте.

Расходы газов при резке даны в табл. 5 -6 и зависят только от рода газа и разрезаемого металла. В пределах до 100 мм толщины металла расход газа в большинстве случаев остается постоянным. В некоторых случаях резки металла малой толщины применяют повышенные расходы газов, что способствует устранению натеков на нижних кромках реза. Для сопел диаметром 3—6 мм расход газа, как правило, не должен быть меньше 1,5—2 м3/ч во избежание возникнове¬ния «двойной» дуги, т. е. второй дуги между электродом и мундштуком.

Плазменно-дуговой резкой обычно разрезают нержавею¬щие и углеродистые стали толщиной до 40 мм} чугун до 90 мм, алюминий и его сплавы до 300 мм, медь и ее сплавы до 80 мм. Для больших толщин указанных металлов (кроме алюминия и его сплавов) этот способ применяется значи¬тельно реже, так как экономичнее использовать другие спо¬собы резки (кислородную, кислородно-флюсовую).

Плазменно-дуговая резка может производиться вручную и с помощью газорезательных машин. Общая схема установ¬ки для ручной плазменно-дуговой резки приведена на рис. 3. Установка включает баллоны с газами, источник постоянного тока, распределительное устройство для управ¬ления процессом и резак. Второй провод от источника тока подключают к разрезаемому металлу. На рис. 4 показан внешний вид резака РДМ-1-60 для ручной плазмеино-дуго-вой резки, техническая характеристика которого дана в табл. 5.

Резак снабжен сменными наконечниками и сменными опорными роликами. Дугу возбуждают факелом вспомога¬тельного разряда путем кратковременного замыкания воль¬фрамового электрода и медного наконечника угольным стер¬жнем зажигалки. Ток вспомогательного разряда ограничи¬вает нихромовая спираль добавочного сопротивления в водоотводящем шланге.