Оптимизиране на технологичните параметри по време на плазмено рязане
Изследване на производствените и икономически промени в състоянието
Вторник, 03 май 2016 г., 18:00 ч.
Ключовият въпрос в индустриалното производство по отношение на качеството и икономичността е изборът на технология на процеса, която да се използва в производството, и нейното внедряване. Дизайнерите на машини предписват материали с висока якост, за да осигурят по-висока специфична производителност и загуба на тегло.
Тези материали са изключително трудни или невъзможни за обработка с конвенционални механични методи на рязане. Специалната обработка е процес на разделяне на материали, който се различава от конвенционалните процеси на рязане и неопределени ръбове по техните физически ръбове и технологични характеристики [4, 9, 12]. Целта на нашето изследване е да се намерят подходящите настройки на машината (оптимизация) на машината за плазмено и пламъчно рязане от тип Thermocut 2060 с ЦПУ - предоставена от Ferro Gép '99 Kft., С която толерансът на размерите на готовите части ще бъде толкова точен, колкото възможен.
Плазменото рязане е един от процесите на термично рязане и нарязване. Плазмата е напълно йонизиран газ (йон на леките атоми), където цялата материя се състои от свободни ядра и електрони и те се отделят от орбитата около ядрото чрез някакъв вид възбуждане. Възбуждането може да бъде на топлина или на въздействие. Изискването за установяване на плазмено състояние е степента на възбуждане да е на ниво, което надвишава нивото на енергията на свързване на газовите атоми и свързаните с тях електрони. Когато това състояние е постигнато, трябва да се внимава плазмената температура да не е твърде висока, за да се предотврати верижна реакция. След твърдото, течното и газообразното състояние на материята това се нарича четвъртото състояние на материята.
По време на плазменото рязане интензивната и силно концентрирана плазма в процепа, който ще се реже, топи метала и кинетичната енергия на газовете отстранява разтопения метал от режещата междина. По време на плазменото рязане няма екзотермичен процес, така че материали, които не са пламък, могат да се режат.
Качеството на повърхността, получено чрез рязане, е приблизително същото като качеството на повърхността при пламъчно рязане, но по време на плазменото рязане повърхността на среза винаги има някакво ъглово отклонение, обикновено от порядъка на няколко градуса. Причината за появата на ъгловото отклонение е, че разсейването на топлината на плазмената дъга е по-голямо в областта на режещата междина по-близо до пистолета. Това явление обаче се случва само при конвенционалната технология за рязане на плазмена дъга.
Ако детайлът е потопен (плазмено дъгово рязане с водно покритие) или се използва пистолет за двойно разливане (напр. Двойно плазмено дъгово рязане с газ), това явление може да бъде премахнато.
Икономиката на операцията обаче е силно влошена от факта, че инструментите и оборудването, необходими за извършване на процеса на рязане, са много скъпи, така че преди операцията по рязане е необходимо да се обмисли коя технология да се използва в зависимост от икономичността на производителността [3, 4, 5].
Сред статиите в прегледаната местна и международна литература по избраната от нас тема имаше малко статии, които биха могли да бъдат оценени за нас. По-голямата част от статиите изследват плазменото рязане с азотен газ [1, 9] за поцинковани стомани и предписват математически модели за разфасовки на модели [11, 12].
Няколко статии се занимават с изследването на структурата на плазмената дюза и микроструктурното изследване на катодното плазмено рязане на хафний и рязането на аустенитни стомани [6, 10]. В много статии могат да се правят сравнения между плазменото рязане, лазерното рязане и рязането с абразивни лъчи [2, 15, 16].
Има статии, в които поведението на диамантеното покритие се изследва експериментално [7, 8, 14]. По този начин може да се каже, че литературата по плазменото рязане е доста обширна, но непълна по отношение на задачата за оптимизация. Ето защо ние искаме да намалим тази разлика с нашите изследвания.
Представяне на експериментални инструменти
Експериментални условия: Нормален климат DIN50014 и ISO554-1970
Климатичен сигнал: Нормален климат DIN50014 - 20/65 - 1
Машината за плазмено и пламъчно рязане Thermocut 2060 CNC (Фигура 1) е разработена за рязане на мека стомана с малка, средна и голяма дебелина. Обработваеми суровини: стомана, леене под налягане, алуминий, неръждаема стомана, легирана стомана, други метали с изключение на магнезий. Машината за плазмено рязане има както автоматичен, така и ръчен режим, и двете функции са допълнително разделени, режимите не могат да се променят по време на обработката.
Фигура 1. Машина за плазмено и пламъчно рязане Thermocut 2060 CNC
Демонстрация на инструментите, използвани за експеримента
Плазменото рязане основно зависи от вида на плазмената горелка (фиг. 2), която включва задържащата капачка, въртящия се пръстен, щита, дюзата и електрода. Тези части имат ограничен живот.
Фигура 2. Части на плазмената горелка
Животът на електрода се определя най-вече от силата на режещия ток, дължината на задържаната дъга, броя на запалванията на дъгата и вида на използвания газ (в нашия случай сгъстен въздух). Животът на дюзата (фиг. 3) и екрана се влияе от примесите в използвания газ и отлаганията на разтопен метал, образувани по време на рязането.
Фигура 3. Медни дюзи
Дюзата и щитът трябва да бъдат избрани в зависимост от тока, необходим за отрязване на плочата. Ако някоя износена част изгори или волфрамовият електрод изгори от токовия трансфер, неточността на обработвания детайл, който ще се реже, е право пропорционална на износването му. Първоначалният страничен наклон и грапавостта на повърхността на срезаната повърхност също се увеличават, като размерът на среза се приближава до ръба на полето на толеранс. Височината на запалване на плазмения нож (6 mm), скоростта на подаване на инструмента (500 mm/min) и височината на рязане (4 mm) се поддържат в зададени точки, не са зададени.
За експеримента избрах част от плоча 100 × 70 mm с отвор Ø30 mm за моя детайл с различна дебелина на плочата (фиг. 4). Частта включва както външни, така и вътрешни разфасовки. Плазменото рязане може да се използва за извършване на друга операция за пейджинг, която не се използва в експеримента.
Фигура 4. Детайл, използван за експеримент
Оборудването за плазмено рязане може да реже стомани до 25 мм, но тъй като Ferro Gép '99 Kft. Използва дебелите плочи, изброени по-горе за повечето от своите продукти на годишна база, от качеството на материала S235JRC + N, ние избрахме дебелините на плочите, които най-често се отстраняват от производството.
За тестовете са използвани следните измервателни уреди:
- конвенционален шублер (150 mm, 1/20);
- стандарт за сравнение на грапавостта на повърхността.
За готовите плазмено изрязани детайли е направено измервателно устройство (фиг. 5), чиято цел е да може да се измерва всеки детайл в една и съща точка. От страна на 70 mm правя 9 измервания на част, докато от страна на 100 mm изпълнявам 5 парчета. Измервам дупката в 4 точки, докато позицията на дупката се измерва в 2-2 точки. За измерванията бяха изготвени протоколи.