2. Технико–экономическая оценка способов тепловой резки

Из приведенного обзора различных способов тепловой резки; тех­нологии, оборудования и инструмента, используемых при выполнении этих способов, следует, что они разнообразны и универсальны. Учитывая последнее обстоятельство, достоверно оценить преимущества того или иного способа, можно лишь на основании сопоставления технико–экономических показателей этих процессов. Основными способами, имеющими наиболее широкое использование или перспективность развития, являются кислородная, плазменная и лазерная резка.

О лазерной резке можно сразу сказать, что этот способ резки весьма перспективен, но в настоящее время область его применения ограничена при малых толщинах разрезаемых металлических материалов, а также при резке неметаллических материалов. В других случаях этот способ пока не может конкурировать с кислородной и плазменной резкой как по техни­ческим, так и по экономическим показателям.

Плазменной резке поддаются все металлические материалы, в то время как кислородной резкой можно обрабатывать только сталь и титановые сплавы. В связи с этим оценку и сравнение экономических показателей целесообразно выполнять только для показателей кислородной и плазменной резки конструкционных низкоуглеродистых и низколегированных ста­лей, так как для металлов, не поддающихся кислородной резке, плазменная резка экономически оправдана во всех случаях.

Рис.1 Кривые изменения скорости ацетиленокислородной и воздушно–плазменной резки в зависимости от марки и толщины разрезаемого металла: 1 – ацетиленокислородная безгратовая резка низкоуглеродистой стали; 2 – ацетиленокислородная резка легированной стали; 3 – ацетиленокислородная резка низкоуглеродистой стали; 4 – ацетиленокислородная резка титана; 5 – воздушно–плазменная резка низкоуглеродистой стали.

Рис.2 Зависимость протяжённости реза, выполняемого за год при машинной тепловой резке и при двухсменной работе, от толщины разрезаемого металла и отношения протяжённости плазменного реза Lп к протяжённостя кислородного реза Lк: 1 – ацетиленокислородная резка; 2 – воздушно–плазменная резка; 3 – отношение Lп/Lк

Скорость резки является одной из основных характеристик, оказы­вающих наиболее существенное влияние на экономические показатели любого способа резки, в том числе кислородной и плазменной.

На рис.1 приведены кривые, показывающие изменение скорости ацетиленокислородной и воздушно–плазменной резки в зависимости от марки и толщины разрезаемого металла. Из рисунка следует, что воздушно–плазменная резка имеет значительно более высокие скорости резки, чем ацетиленокислородная в диапазоне наиболее употребитель­ных толщин (до 30 мм). Однако с увеличением толщины металла эта раз­ница уменьшается и при толщине более 50 мм воздушно–плазменная резка низкоуглеродистых и низколегированных сталей начинает уступать по скорости ацетиленокислородной резке.

С другой стороны, плазменная резка сталей толщиной менее 4 мм затруднена вследствие необходимости иметь слишком большие скорости, которые не могут быть успешно реализованы современными машинами и системами управления к ним (особенно для фигурной резки), из–за возник­новения слишком больших инерционных сил. Такое явление имеет место вследствие того, что плазменная резка стандартных конструкционных ста­лей всех толщин выполняется с небольшими изменениями токовых пара­метров. С дальнейшим совершенствованием аппаратуры для плазменной резки технико–экономические показатели этого процесса возрастут.

Более наглядно можно производить сравнение протяженностей резов, которые, можно получить за одинаковый промежуток времени, используя тот или иной способ резки для металла одной толщины. На рис. 2 приведены графики, показывающие протяженности резов, которые можно получить в течение года при плазменной и кислородной резке низкоуглеродистых и низколегированных сталей для толщин от 5 до 50 мм при двух­сменной работе машин, а также кривая изменения отношения L_n/L_{K (}длин плазменного и кислородного резов). Последняя показывает, что для толщины 10 мм данное соотношение равно 5,3, для толщины 30 мм – 4,3 и даже при толщине 40 мм плазменная резка по производительности более чем в два раза превосходит кислородную.

Аналогичным образом сравниваются данные по годовым эксплуатационным затратам (основой и дополнительной зарплате, амортизации оборудования и зданий, текущему ремонту оборудования, затратам на технологические цели и т.п.) На рис.3 приведены графики, показываю­щие изменение указанных затрат на обработку одного и того же количес­тва низкоуглеродистой стали в год при использовании ацетиленокислородной и воздушно–плазменной резки в пределах изменения толщины металла от 5 до 50 мм, а также кривая изменения отношения С_к/С_в._п затрат на кислородную и воздушно–плазменную резку, которая показывает, что при тол­щине 10 мм данное отношение равно 2,26; при толщине 30 мм – 1,23, а при толщине 40 мм затраты на плазменную резку уже превосходят затраты на кислородную.

На рис.4 приведена зависимость экономического эффекта от толщины металла при замене машинной ацетиленокислородной резки низкоуглеродистой стали воздушно–плазменной резкой. Данные это­го графика подтверждают, что плазменная резка является эффективным способом резки при обработке низкоуглеродистых и низколегированных сталей до толщины 35 мм.

Рис.3 Зависимость годовых эксплуатационных затрат от толщины разрезаемого металла при машинной тепловой резке и отношение затрат при ацетиленокислородной резке Ск к затратам при воздушно–плазменной резке Св–п: 1 – воздушно–плазменная резка; 2 – воздушно–плазменная резка; 3 – ацетиленокислородная резка; 4 – отношение Ск/Св–п.	Рис.4 Зависимость годового экономического эффекта от толщины разрезаемого металла при замене ацетиленокислородной резки низкоуглеродистой стали воздушно–плазменной резкой.

Для укрупнённой оценки изменения выработки за одну смену при замене кислородной резке на плазменную можно использовать следующие усреднённые данные, полученные из расчёта, что при обработке одного листа размерами 2X8 м, толщиной 12–14 мм выполняется 40 м реза:

воздушно–плазменной резкой разрезается 10–12 листов, т. е. выпол­няется 400–480 м реза или перерабатывается 15–18 т стали;

ацетиленокислородной резкой разрезается 3,5–4 листа, т. е. выпол­няется 130–150 м реза или перерабатывается 5–6 т стали.

При увеличении или уменьшении насыщенности площади листа дета­лями, т.е. изменении суммарной длины резов, приведенные данные должны корректироваться пропорционально соотношению имеющейся средней протяжённости реза к принятой в 40 м.