Устаткування. Для плазменного різання, як і для кисневого, використовують стаціонарні й переносні машини, а також напівавтоматичні установки для мащинного й ручного різання.
Стаціонарні машини застосовуються для різання листового прокату більших розмірів. Переносні машини й напівавтомати доцільно використовувати для різання листового прокату прямолінійної й криволінійної форми із чорних і кольорових металів.
Комплекти апаратури КДП-1 і КДП-2 для ручного плазменного різання призначаються для різання алюмінію, міді й високолегованих сталей товщиною до 30—60 мм.
Комплект КДП-1 має різак РДП-1 з водяним охолодженням, призначений для різання алюмінію товщиною до 80 мм, нержавіючої сталі — до 60 мм і міді — до 40 мм. Як газ використовуються аргон, азот і водень. КДП-2 допускає різання алюмінію товщиною до 50 мм, стали — до 40 мм і міді — до 20 мм. Різак цього комплекту РДП-2 має повітряне охолодження й може бути використаний на монтажних роботах при будь-яких температурах. КДП-1 і КДП-2 варто укомплектовувати на час виконання робіт з різання прийнятними зварювальними випрямлячами й перетворювачами. При цьому необхідно мати на увазі, що чинними правилами техніки безпеки для ручний плазменной різання дозволена максимальна величина напруги холостого ходу джерела харчування 180 У.
Для машинного різання застосовують установки марок АПР-402, АПР- 404, УВПР «Київ», Опр-Б і др. Установка АПР-402 може робити різання чорних і кольорових металів і їхніх сплавів товщиною до 160 мм. Вона призначена для комплектування стаціонарних машин термічного різання й забезпечує розкрій листового матеріалу, різання труб і круглого прокату.
Установка УВПР «Київ» призначена для різання металу товщиною до 60 мм (по алюмінію). Вона складається із блоку живлення, шафи керування й плазмотрона ВПР-9 з вихровою системою стабілізації дуги. Плазмоутворрючий газ — повітря. Установка використовується для комплектовки машин портального й портально-консольного типів.
Плазмотрони. Основним ріжучим інструментом при плазменному різанні є плазмотрон. Існує велика розмаїтість типів і конструкцій плазмотронів.
Найбільше поширення одержали плазмотрони постійного струму з газовою стабілізацією дуги й зі стрижневими електродами — Катодами, що переважно не плавляться.
Матеріалом катода при повітряно-дуговому різанні служить лантанірований вольфрам або цирконій, запресований у мідну вставку.
Стабільність горіння плазменної дуги, як основної, так і чергової, залежить від витрати газу. Ця величина повинна бути оптимальної.
При недостатній витраті (тиску) газу при горінні основної дуги він весь іонізується в об'ємі каналу сопла. Тому що ні «холодної» діелектричного прошарку плазмоутворюючого газу, то відбувається перекидання основної дуги на сопло (ефект подвійного дугоутворення). Це приводить до руйнування сопла й зупинці процесу різання.
При великій витраті газу він не встигає іонізуватися усередині сопла, плазма не утвориться, дуга гасне.
Для іонізації аргону потрібна напруга до 100 У, азоту — 150—160 У, повітря — 300 У. Цим положенням необхідно керуватися при виборі джерела струму. Для плазменного різання краще використовувати джерела постійного струму із твердою характеристикою. Для різання на азоті можна використовувати випрямляч ВПР-401 з напругою холостого ходу 180 У, для різання на повітрі — ВПР-402М, ВПР-602 з напругою холостого ходу 300 У.
Для різання на аргоні звичайно застосовуються два джерела постійного струму, з'єднаних за паралельною схемою.
При різанні необхідно підтримувати постійним відстань між торцем сопла плазмотрона й поверхнею листа, що дозволяється. 'Звичайно ця відстань становить 3—15 мм. Припинення різа здійснюється автоматично розривом дугового стовпа при сході плаз-мотрона з листа.
Швидкість різання задається технологічними режимами, що рекомендуються (табл. 17.4-17.6) - залежно від матеріалу, що розріжеться, його товщини й сили струму.
При швидкості різання менше оптимальної різ стає ширше внизу, а при швидкості більше оптимальної — різ звужується. Мінімальна різниця в ширині різа між його верхніми й нижніми ділянками досягається при швидкості різання, близької до оптимального.
Режими різання й склад плазмоутворюючих газів визначаються маркою металу, що розріжеться, вимогами, пропонованими до якості різа, і використовуваним устаткуванням.
Ручне різання виконується по розмітці або направляючої, а машинне різання - по шаблонах, фотокопірам і програмам контурного керування.
При виборі режиму різання необхідно враховувати, що зі збільшенням сили струму й витрати повітря знижується ресурс роботи електрода й сопла плазмотрона. Необхідно завжди прагнути до роботи на мінімальному струмі, що забезпечує задану продуктивність.
Плазменне різання низковуглеводних сталей робиться переважно із застосуванням повітряно-плазменних методів. Цей процес раціональний для ручного різання сталі товщиною до 40 мм і машинного різання листів товщиною до 50-60 мм.
Орієнтовні режими машинного різання низковуглеводистої сталі з використанням установки типів «Київ» і АПР наведені в табл. 17.4.
Таблиця 17.4
Орієнтовні режими воздушно-плазменной різання низкоуглеродистой стали*
| Сила струму дуги,А | Швидкість різання стали (м/хв) при товщині листа, мм | |||||
| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | |
| 200 | 1,9 | 0,9 | — | — | ||
| 300 | 3,1 | 1,6 | 0,9 | 0,5 | ||
| 400 | 3,7 | 2,4 | 1,5 | 0,7 | 0,5 | 0,4 |
* Діаметр сопла 3,0 мм при різанні стали товщиною до 30 мм, 4,0 мм при різанні сталі товщиною більше 30 мм; витрата повітря 6 мУч.
Різання високолегованих сталей. Плазменне різання раціонально використовувати для обробки легованих сталей товщиною менш 100 мм. При більшій товщині металу звичайно використовують киснево-флюсове різання.
Найбільше застосування при машинному різанні корозійно-стійких сталей одержало повітряно-плазменне різання. Стиснене повітря використовується для різання товщин до 50-60 мм. Для ручного різання цих же товщин може бути використаний чистий азот, а для машинного різання товщин більше 50-60 мм - суміші азоту з воднем або киснем. Зразкові дані про повітряно-плазменного різання високолегованих сталей наведені в табл. 17.5.
Таблиця 17.5
Зразкові режими воздушно-плазменной машинного різання коррозионно-стійких сталей
| Товщина металу, що розріжеться, мм | Діаметр сопла, мм | Сила струму, А | Витрата повітря, мУч | Напруга, В„ | Швидкість,, м/хв |
| 5-15 | 2 | 250-300 | 2,4-3,0 | 140-160 | 5,5-2,6 |
| 16-30 | 3 | 250-300 | 2,4-3,0 | 160-180 | 2,2-1,0 |
| 31-50 | 3,-,:л | 250-300 | 2,4-3,0 | 170-190 | 1,0-0,3 |
* Дані наведені для установки «Київ».
Різання алюмінієвих сплавів. Плазменне різання застосовується дляобробки листів з алюмінієвих сплавів товщиною до 200 мм. Різання алюмінієвих сплавів товщиною 5—20 мм можна виконувати з використанням азоту або повітря в якості плазмоутворюючого газу. При обмежених вимогах по якості й деякому зниженні продуктивності варто застосовувати повітря замість азоту. При цьому діапазон розріджуваних товщин може бути розширений у три рази.
Різання алюмінієвих сплавів товщиною від 20 до 100 мм доцільно виконувати в азотно-водневих сумішах зі змістом 65— 68 % азоту й 32—35 % водню. У цьому випадку більший зміст водню приводить до насичення поверхні різа воднем.
Орієнтовні режими машинної повітряно-плазменного різання алюмінієвих сплавів наведені в табл. 17.6.
Таблиця 17.6
Орієнтовні режими повітряно-плазменного різання алюмінієвих сплавів*
| Струм дуги, А | Швидкість різання алюмінію (м/хв) при товщині листа, мм | ||||||
| 10 | 20 | зо | 40 | 50 | 60 | 70 | |
| 200 | 3,0 | 1,6 | 0,8 | — | — | — | — |
| 300 | 5,3 | 2,9 | 1,8 | 1,3 | 0,8 | 0,6 | — |
| 400 | 11,1 | 4,0 | 2,5 | 1,6 | 0,9 | 0.7 | 0.6 |
* Дані наведені для установки типу АПР-404.
Без зварювання неможливо собі уявити розвиток техніки, будівництва та промисловості. Успіхи в галузі автоматизації та механізації зварювальних робіт дали можливість докорінно змінити технологію будівництва та виготовлення важливих об'єктів з метою економії затрати матеріалів та електроенергії.
Зварювання від робітника вимагає засвоєння спеціальних знань. Він повинен освоїти передові методи роботи, прагнути раціоналізувати процеси зварювання, проявляти ініціативу й винахідливість, шукати нові шляхи підвищення продуктивності праці, поліпшення якості виробів, збільшення випуску продукції за одиницю часу, економії матеріалів та зниження собівартості зварних виробів. Продуктивність праці зварювальника може бути підвищена завдяки організаційним і технічним заходам.
У ряді випадків у використанні зварювання є принципово важливим напрямом автоматизація і механізація процесу. Для газового зварювання в її сучасному стані цей шлях хоча і можливий, але не знаходить широкого використання у зв'язку із заміною газового зварювання іншими процесами в масовому виробництві, в яких виправдовується використання спеціалізованих автоматів.
При індивідуальних і дрібносерійних роботах використовування спеціалізованих автоматів нераціональне, тому слід розглянути шляхи можливого підвищення продуктивності ручного газового зварювання, що використовуються зварювачами-передовиками.
При ручному зварюванні можливе використання великих потужностей полум'я, чим користуються звичайно. Проте це вимагає високої кваліфікації зварювачів і приводить до підвищення продуктивності праці приблизно на 20% при збільшенні потужності полум'я близько 50%. Питання про раціональність використання цього методу повинне розв'язуватися в кожному окремому випадку.