Доклад: Прогрессивные термические методы разделительной резки материалов

Министерство общего профессионального образования РО

Государственное бюджетное профессиональное

Образовательное учреждение Ростовской области

«Ростовский-на-Дону строительный колледж»

Специальность 08.02.07.

Монтаж и эксплуатация внутренних сантехнических устройств,

кондиционирования воздуха и вентиляции

Доклад

«Прогрессивные термические методы разделительной резки материалов»

Выполнил студент

группы ДГ-21

Жуков Роман,

Саркисян Арсен

Проверил преподаватель

Кузнецов О.В.

Ростов-на-Дону

2017

Дуговая резка металлов или же резка металлов сваркой, является расплавление металла в том месте, где необходимо делать рез, с последующим его удалением за счёт собственного веса и за счёт давления дуги.

Резку металла сваркой выполняют вручную. Для того чтобы отрезать дугой металл используют либо металлические электроды, либо электроды угольные.

Применяется дуговая резка металлов в основном для резки чугуна, для резки цветных металлов, для резки высоколегрованных сталей и других разнообразных сплавов.

Качество резки металла электродом обычно является очень низким, кромки металла не отличаются ровностью и обилие шлака так же оставляет желать лучшего, хотя во многом все эти свойства так же зависят от опыта сварщика, который производит дуговую резку металла.

Производительность резки металла сваркой, является невысокой.

Главный плюс дуговой резки - резку металла сваркой можно осуществлять практически везде, где есть возможность для дуговой сварки, и производить криволинейные резы любой конфигурации.

Для данного вида резки металла не нужно специальное оборудование.

К преимуществам дуговой резки металлов можно отнести возможность производить резку во всех пространственных положениях, именно эта универсальность позволяет проводить резку низколегированных и углеродистых сталей в монтажных условиях и в труднодоступных местах.

Сущность воздушно-дуговой резки

Сущность воздушно-дуговой резки металлов и сплавов заключается в том, что в зону горения дуги подается дополнительная струя воздуха через специальный канал в самом электроде или через отдельное сопло. Задача подачи воздуха заключается в том что он должен обеспечить горение металла за счет содержащегося в нем кислорода, а так же производить выдувание как плавящегося так и сгораемого металла, при чисто дуговой резке происходит разделение металлов за счет плавления металлов от высокой температуры дуги. Для горения металла необходим кислород, которого в окружающем воздухе очень мало. При воздушно-кислородной резке мы создаем дополнительную подачу воздуха, а значит и кислорода, таким образом процесс из 100% плавления металла переходит в основном в процесс сгорания металла в струе воздуха под температурным воздействием дуги. Лучшее качество реза и повышение производительности происходит при подаче вместо воздуха чистого кислорода, но процесс становится несколько дороже.

Достоинства процесса такие же, как и при дуговой резки, но рез значительно чище и производительность выше.

ГАЗОВАЯ РЕЗКА 

Производится струей кислорода при помощи специальных резаков. Они отличаются от газосварочной горелки тем, что имеют две струи подвода кислорода: для подогревания и резки. Из нескольких видов горючих газов наиболее широкое распространение для резки получили ацетилен и пропан-бутановые смеси.  Резка выполняется след. образом: в месте начала разреза производится, подогрев металла до белого каления (около 1000°) струей подогревательного пламени, затем последующим пуском режущей струи кислорода производится сжигание металла. Сущность кислородно-ацетиленовой резки заключается в том, что металл не плавится, а сгорает в струе режущего кислорода, превращаясь в твердую окалину, поэтому рез бывает достаточно чистым, скорость реза выше чем при дуговой резке, можно выполнять разделительную резку любой конфигурации. При ручной резке, толщина разрезаемого металла до 50 мм, а при машинной резке 250 мм-300 мм.

Недостатком этого процесса является использование относительно дорогостоящих газов: кислорода, ацетилена или пропан-бутана, а также невозможность резки цветных металлов и их сплавов нержавеющих сталей и чугуна.

Плазменная резка — вид термической обработки материалов, при котором в качестве режущего инструмента используется, струя плазмы истекающая из головки плазматрона.

В сопло подаётся газ под давлением в несколько атмосфер, превращаемый электрической дугой в струю плазмы с температурой от 10000 до 30000 градусов и скоростью от 500 до 1500 м/с. Толщина разрезаемого металла может доходить до 200 мм. Первоначальное зажигание дуги осуществляется высоковольтным импульсом. Корпус плазматрона охлаждается потоком газа (воздушное охлаждение) или жидкостным охлаждением. Воздушное охлаждение, как правило, надежнее, водяное охлаждение используются в установках большой мощности, и дает лучшее качество обработки.

Используемые для получения плазменной струи газы делятся на активные (кислород, азот, водород, водяные пары, воздух) и инертные (аргон, гелий). Активные газы в основном используются для резки чёрных металлов, инертные - цветных металлов и сплавов.

Преимущества плазменной резки:

обрабатываются любые металлы и сплавы — черные, цветные, тугоплавкие сплавы, т.к. не один металл и сплав не может устоять против высокой температуры плазмы, на самом деле, плазменная резка в сущности своей резкой не является, т.к., в струе плазменных газов горение металлов и сплавов не осуществляется, а осуществляется их плавление под воздействием высокотемпературной плазмы и выдувание расплавленного металла высокоскоростной струей плазмы.

скорость резания малых и средних толщин в несколько раз выше скорости газопламенной резки

небольшой и локальный нагрев разрезаемой заготовки, исключающий её тепловую деформацию

высокая чистота и качество поверхности разреза (выше чем при ацетиленокислородной резке)

безопасность процесса (нет необходимости в баллонах с сжатым кислородом, горючим газом и т. д.)

возможность сложной фигурной вырезки

Лазерная резка — технология резки и раскроя материалов, использующая лазер высокой мощности и обычно применяемая на промышленных производственных линиях. Сфокусированный лазерный луч, управляемый компьютером, обеспечивает высокую концентрацию энергии и позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств. В процессе резки, под воздействием лазерного луча материал разрезаемого участка плавится, возгорается, испаряется или выдувается струей газа. При этом можно получить узкие резы с минимальной зоной термического влияния. Лазерная резка отличается отсутствием механического воздействия на обрабатываемый материал, возникают минимальные деформации, как временные в процессе резки, так и остаточные после полного остывания. Вследствие этого лазерную резку, даже легкодеформируемых и нежестких заготовок и деталей, можно осуществлять с большой степенью точности. Благодаря большой мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса в сочетании с высоким качеством поверхностей реза. Легкое и сравнительно простое управление лазерным излучением позволяет осуществлять лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных деталей и заготовок. Процесс полностью автоматизируется.

Из выше изложенного следует, что из всего многообразия механических и термических методов разделительной резки металлов и материалов непрямолинейной конфигурации наиболее прогрессивными на сегодняшний день являются плазменная и лазерная разделительные резки, отличающиеся высокой скоростью процесса, высоким качеством реза и компьютеризацией процессов управления.

Важным фактором плазменной и лазерных резок является то, что этими методами можно разрезать не только металлы и их сплавы, но и абсолютно не металлы: кирпич, бетон, стекло керамика, дерево, фанеру, кожу, бумагу и прочие материалы.