>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>

Профессия - газорезчик

Общие сведения о плазменно-дуговой резке

Низкотемпературная плазма представляет собой нагретый до 10 000...50 000° электропроводящий газ, состоящий из положительно и отрицательно заряженных газовых частиц, содержащихся в равных количествах. Низкотемпературную плазму для резки получают обычно в электрической дуге, создаваемой в специальном инструменте — плазматроне пропусканием через него технических газов.

Разработаны две схемы плазменно-дугового разряда: плазменная дуга (рис. 2.3, а), возбуждаемая между катодом плазматрона и обрабатываемым металлом (дуга прямого действия), и плазменная струя (рис. 2.3, б), возбуждаемая между независимыми от обрабатываемого материала электродами (независимая дуга). В обеих схемах дуговой разряд возбуждается в узких каналах плазматронов, которые позволяют при относительно небольших расходах плазмообразующей среды получать значительные скорости потоков плазмы.

Рис. 2.3. Схемы плазмообразования:
а — плазменная дуга; б — плазменная струя; 1 — катодный узел; 2 — дуга; 3 — струя плазмы; 4 — обрабатываемый металл; 5 — наконечник; 6 — катод; 7 — изолятор

Сущность процесса плазменно-дуговой резки состоит в расплавлении высокотемпературным потоком газов металла в ограниченном объеме с последующим удалением расплава из полости реза струей.

От толщины разрезаемого металла зависят мощность дуги и в первую очередь напряжение на дуге. На глубину прорезания влияют характеристика источника тока, размеры каналов режущих сопл, состав и расход газов. Сила тока задается такой, чтобы обеспечить выделение в столбе дуги электрической мощности, при которой интенсивность расплавления металла соответствует заданной скорости резки.

Сравнение энергетических параметров резки плазменной струей и плазменной дугой показало, что эффективная мощность нагрева возрастает с увеличением силы тока, расхода плазмообразующих газов (до определенного предела), причем у плазменной дуги она значительно выше. Удельный тепловой поток в центре пятна нагрева при резке плазменной дугой составляет 10⁸...10⁹ Вт/см², что на порядок выше, чем при резке плазменной струей. Тепловой коэффициент полезного действия (КПД) плазменной дуги при оптимальных режимах резки составляет 70...80 %, что на 10...30 % выше КПД нагрева металла плазменной струей. Таким образом, схема резки плазменной струей применяется лишь при резке неметаллических материалов и в ряде случаев при резке тонкого металла. Наибольшее распространение получила плазменно-дуговая резка.

При плазменно-дуговом способе рез образуется тремя различными участками плазменной дуги: столбом, анодным пятном и факелом {рис. 2.4), которые имеют различную эффективность нагрева металла, причем наименьшая — у факела. Вследствие наличия в столбе дуги трех различных участков с разной эффективной тепловой мощностью конусность резов при плазменно-дуговой резке значительно больше, чем при кислородной резке.

Рис. 2.4. Схема строения плазменно-дугового разряда прямого действия:
1 — плазматрон; 2 — разрезаемый металл; 3 — столб дугового разряда; 4 — анодное пятно; 5 — факел дуги; l₁ — зона теплопередачи столба; l₂ — зона скольжения пятен; l₃ — зона теплопередачи факела