Частина іі.

9. Термічне різання кольорових металів.

При виготовленні металоконструкцій з кольорових металів виникає необхідність розрізання листового, профільного матеріала, прутів, труб і т.і. Якщо виконання прямолінійних і деяких криволінійних різів може бути досягнуто механічними методами у холодному стані і не викликає труднощів, то різання метала великих товщин, виготовлення фасонних деталей, отворів, поверхневої обробки завжди пов’язано з використанням теплових способів різання, які передбачають обов’язкове розплавлення або згоряння метала з утворенням лінії розріза. Як видно з таблиці 9.1, не всі матеріали можуть бути оброблені сучасними способами термічного різання.

Таблиця 9.1 – Сучасні способи термічного різання кольорових металів

Метал	Газо-кисневе	Киснево-флюсове	Дугове	Повітряно-дугове	Плазмове	Газо-лазерне
Алюміній і його сплави	-	-	±	±	+	+
Мідь і її сплави	-	±	+	±	+	-
Нікель	+	±	±	±	+	+
Титан і його сплави	+	±	±	±	+	+
Магнієві сплави	-	-	±	±	+	-

Примітка: «+» - різання доцільне, «±» - можливе, але недоцільне, «-» - неможливе, або

відсутні відомості.

У деяких випадках існує обмеження можливостей використання тих чи інших способів: за товщиною метала, його складом, якості розріза і т.і. Клас точності вирізаних деталей і заготовок, допустимі норми шорсткості поверхні та відхилення поверхні перерізу від перпендикулярності регламентуються ГОСТ 14792-80 і наведені в табл. 9.2 і 9.3.

Таблиця 9.2 – Клас точності вирізаних деталей і заготовок

Клас точності	Різання	Товщина листа, мм	Граничне відхилення при номінальних розмірах деталі чи заготовки, мм
			До 500	500-1500	1500-2500	2500-5000
1	Кисневе і плазмово-дугове	5-30 30-60	±1 ±1	±1,5 ±1,5	±2 ±2	±2,5 ±2,5
	Кисневе	60-100	±1,5	±2	±2,5	±3
2	Кисневе і плазмово-дугове	5-30 30-60	±2 ±2,5	±2,5 ±3	±3 ±3,5	±3,5 ±4
	Кисневе	60-100	±3	±3,5	±4	±4,5
3	Кисневе і плазмово-дугове	5-30 30-60	±3,5 ±4	±3,5 ±4	±4 ±4,5	±4,5 ±5
	Кисневе	60-100	±4,5	±4,5	±5	±5,5

Примітка: граничне відхилення вирізаних деталей і заготовок від прямолінійності

встановлюється в половинному розмірі від табличних даних.

Таблиця 9.3 – Допустимі значення шорсткості поверхні розрізу та найбільші відхилення розрізу від перпендикулярності поверхні

Клас	Різання	Норми при товщині розрізаного металу, мм
		5-12	12-30	30-60	60-100
Шорсткість поверхні
1	Кисневе	0,05	0,06	0,07	0,085
	Плазмово-дугове	0,05	0,06	0,07	-
2	Кисневе	0,08	0,16	0,25	0,50
	Плазмово-дугове	0,10	0,20	0,32	-
3	Кисневе	0,16	0,25	0,50	1
	Плазмово-дугове	0,20	0,32	0,63	-
Відхилення від перпендикулярності поверхні
1	Кисневе	0,2	0,3	0,4	0,5
	Плазмово-дугове	0,4	0,5	0,7	-
2	Кисневе	0,5	0,7	1	1,5
	Плазмово-дугове	1	1,2	1,6	-
3	Кисневе	1	1,5	2	2,5
	Плазмово-дугове	2,3	3	4	-

Примітки: 1. Шорсткість поверхні розрізу визначається вимірюванням висоти

нерівностей профілю Rz за 10 точками на базовій довжині 8 мм; при

товщині металу до 60 мм – всередині товщини, більше 60 мм – в двох

місцях, відступивши від верхньої і нижньої кромок на 10 мм.

2. Радіус оплавленої верхньої кромки не повинен перевищувати 2 мм.

В процессі термічного різання можливе змінення структури і газонасичення метала в зоні, прилягаючої до лінії розріза, що визначає необхідність подальшої механічної обробки для вилучення метала, втратившого свої первинні властивості. Інколи глибина пошкодженого шара метала перевищує допустимі значення шорсткості, наведені в табл. 9.3. Крім того, при всіх видах термічного різання завжди утворюється грат та натікання розплавленого метала на нижній кромці, які потребують вилучення. Ця операція виконується непродуктивним ручним способом.

Кисневе різання металів можливе при умовах:

• температура плавлення метала має бути вище температури його загоряння;

• температура плавлення оксидів має бути нижче температури плавлення самого метала;

• оксиди метала мають бути достатньо рідкотекучими;

• теплопровідність метала не повинна бути високою, щоб не перешкоджати концентрації теплоти, необхідної для нормального процеса різання;

• кількість теплоти, яка виділяється при згорянні метала в кисню, має бути достатньо високою для підтримання безперервного процеса різання.

Всім цим вимогам задовольняють тільки нікель і титан та його сплави. Перший по своїм теплофізичним характеристикам наближається до низьковуглецевої сталі, тому параметри режима різання нікеля і сталі достатньо близькі. Процес різання титана протікає достатньо інтенсивно і стабільно при чистоті кисню від 98,2% і вище, забезпечуючи одержання розрізу доброї якості.

Для запобігання оплавлення і згоряння верхньої кромки на ширину, перевищуючу в 2-3 рази ширину розріза, треба різак підводити до кромки з запаленим підігріваючим полум’ям і вмикненою подачою різального кисню. Різання треба вести на параметрах режима, наведених в табл.9.4.

Таблиця 9.4 – Орієнтовні параметри режима машинного ацетиленокисневого різання титанових сплавів при чистоті кисню 99,2%

Товщина метала, мм	Номер внутрішнього мундштука	Тиск кисню, МПа	Витрата, л/хв		Швидкість різання, м/год
			кисню	ацетилена
4 6 8 10 12 20 30 40 45 60	1 2 2 2 2 3 3 4 4 4	0,22 0,35-0,4 0,35-0,4 0,4-0,45 0,3-0,35 0,3-0,35 0,3-0,35 0,3-0,35 0,3-0,4 0,35-0,4	18-20 16-18 16-18 18-20 20-30 40-45 55-60 66-67 102-120 120-150	6-7 5-7 5-7 5-7 8-9 9-10 10-12 13-15 18-20 20-22	89 76 73 71 63 53 45 42 39 34

Примітки: 1. Відстань від кінця мундштука до метала 5-6 мм.

2. Тиск ацетилена 0,02-0,05 МПа.

Киснево-флюсове різання використовується для кольорових металів, які не розрізуються кисневим різанням внаслідок невиконання умов, наведених вище: їх оксиди мають високу температуру плавлення і високу теплопровідність, яка перешкоджає концентрації необхідної кількості тепла в зоні різання. Суть цього процесу полягає в тому, що в зону розрізу з різальним киснем вводиться спеціальний порошкоподібний флюс (табл.9.5), при згорянні якого виділяється додаткова теплота, підвищується температура, а продукти згоряння флюсу, взаємодіючи з тугоплавкими оксидами, легко виділяються із зони розрізу.

Таблиця 9.5 – Склад флюсів для киснево-флюсового роздільного різання міді і її сплавів

Матеріал	Склад флюсів за масою, %
	Залізний порошок	Алюмінієвий порошок	Доменний ферофосфор	Кварцевий пісок
Мідь	70-80	30-20	-	-
Латуні	70-80	10-5	-	20-15
Бронзи	70-80	10-5	20-15	-

Подача флюса здійснюється до серійного різака, укомплектованого флюсовою приставкою. Газофлюсова суміш, виходячи з отворів приставки, засмоктується через підігріваюче полум’я різака струменем ріжучого кисню в порожнину розріза.

Це дозволяє різати метал товщиною до 250 мм. Техніка кисневофлюсового різання така ж сама, що і при звичайному кисневому різанні, однак існують деякі технологічні особливості. Так, киснево-флюсове різання міді потребує попереднього розігріва підігріваючим полум’ям ділянки метала, з якої починається різання, до Т = 800-900 °С, без цього процес різання неможливий. При різанні метала невеликих розмірів можна застосовувати загальний попередній підігрів, що суттєво збільшує швидкість різання. При різанні мідних сплавів цю ділянку слід підігрівати до Т = 400-500 °С. Загальна потужність полум’я різака має бути майже в 6 разів більшою порівняно з різанням високолегованих сталей.

Потужність підігріваючого полум’я для забезпечення рівномірного нагріва часток флюса до температури загоряння вибирається більшою на 15-20%; збільшується відстань між торцем мундштука і поверхнею розрізаного метала, для зменшення можливості забруднення його вихідних каналів необхідно погоджувати швидкість різання з кількістю подаваного флюсу для стабільного ведення процеса; выдповыднысть вибору витрати флюса оцінюється візуально по наявності невеликого валика розплавленого заліза на верхніх кромках розрізаного листа. Утворений розріз метала, товщиною 5-25 мм має ширину 5-7 мм при ручному способі і 3,5-5,5 при механізованому, а при товщині метала 25-50 мм ширина розріза становить 7-9 мм і 5,5-7 мм відповідно.

Киснево-флюсове різання алюмінія і його сплавів практично неможливе внаслідок низької температури їх плавлення: підігріваюче полум’я різака викликає розплавлення широкої полоси метала і дає неякісний розріз з великою шириною і оплавленими кромками.

Поверхні різа на міді і мідних сплавах погана, тому необхідна подальша механічна обробка вирізаних деталей. Цей спосіб може бути рекомендований тільки для роздільного різання металобрухту, відрізання литників і додатків литва і подібних робіт.

Дугове і повітряно-дугове різання застосовується для роздільного різання, при цьому можна використовувати звичайні електроди для зварювання, підвищивши силу струму на 20-30%, але краще використовувати спеціальні електроди згідно з рекомендаціями табл. 9.6. Струм постійний зворотної полярності або змінний.

Таблиця 9.6 – Електроди для роздільного різання на повітрі (ГОСТ 9466-75)¹

Марка	Умовне позначення ТУ	Діаметр, мм	Різальний струм, А	Витрата електродів, кг/кг виплавленого металу	Продук-тивність різання, кг/год
АНР-2	АНР-2-Ø 14-4-682-76	4 5 6	250-300 320-360 350-420	0,35-0,55 0,35-0,55 0,35-0,55	6 10 14
АНР-3	АНР-3-Ø ІЕЗ-541-86	4 5 6	280-300 300-400 350-450	- - -	6 11 17
ОЗР-12	ОЗР-1-Ø 14-4-321-73	3 4 5 6	110-170 180-260 250-350 360-600	0,6 0,6 0,6 0,6	1,3 2,1 2,8 3,2

Примітки: 1. Всі електроди призначені для вирізки дефектів у швах і литві, різання,

стругання, прошивки отворів у виробах із сталей, чавуну і кольорових

металів.

2. Кромки не насичуються вуглецем, поверхня розрізу чиста, аерозолі не

містять шкідливих домішок.

Деталь треба розміщати так, щоб була можливість вільного витікання рідкого металу з лінії розрізу. Різання можна виконувати і графітовими електродами. Для цього використовуються вуглецеві електроди марок ВДК (круглі, довжина 300 мм, діаметр 6, 8, 10, 12 мм) і ВДП (плоскі, довжина 350 мм, переріз 12х5 і 18х5 мм). Ті і інші обміднені і придатні до роботи на струмі до 580 А.

Кращі результати досягаються при використанні повітряно-дугового різання, коли стиснуте повітря подається в зону плавлення і сприяє видуванню розплавленого металу з лінії розрізу. Різання виконується у всіх просторових положеннях на постійному струмі зворотної полярності або на змінному з характеристиками процесу, наведеними у табл. 9.7, а також з використанням спеціальних різаків у поєднанні зі звичайними джерелами живлення.

Окрім різання цей спосіб використовується при вилученні дефектів литва і зварних швів, поверхневих пошкоджень, наприклад, від кавітаційної ерозії, розчищенні кромок під зварювання і т.і. Недоліками повітряно-дугового різання є навуглецьовування поверхні різання і необхідність додаткового механічного оброблення кромок деталей.

Таблиця 9.7 – Орієнтовні параметри режиму повітряно-дугового різання і поверхневого стругання

Рід струму	Ширина канавки, мм	Глибина канавки, мм	Діаметр або розмір елек-трода, мм	Сила струму, А	Напруга, В	Швид-кість різання, м/год	Витрата елек-тродів, мм/год
Постійний зворотної полярності	6,5-8,5 8,5-10,5 10,5-12,5 12,5-14,5 - - -	3-4 4-5 5-6 6-8 - - -	6 8 10 12 5х18 5х18 6х24	250-280 340-380 430-480 520-580 300-350 400-500 700-750	35-45 33-45 35-45 35-45 35-45 35-45 35-45	34-46 38-54 42-60 42-60 48-54 54-58 36-45	600-660 500-550 330-360 300-330 330-360 500-550 300-330
Змінний	14 20 26 42 26 42 28	2 2 2 2 2 2 3	5х12 5х18 6х24 10х40 5х24 10х40 15х25	300-350 450-540 700-800 1000-1200 700-750 1000-1200 1100-1500	30-45 30-45 30-45 40-45 45-50 45-50 45-50	58-66 54-58 38-40 34-40 38-45 35-40 40-43	500-550 330-360 300-330 150-180 270-300 180-210 210-240

Примітки: 1. Нахил електрода до оброблюваної поверхні – 50-70°.

2. тиск повітря на вході – 0,4-0,5 МПа.

Плазмове різання кольорових металів і сплавів є найбільш розповсюдженим і якісним способом цього виду металообробки, коли метал у місці розрізання розплавляється і видувається плазмовим струменем. Завдяки високій температурі та великій кінетичній енергії плазмового струменя можна різати всі метали (табл. 9.1). Якість розрізу при цьому звичайно краща порівняно з повітряно-дуговим способом (табл. 9.8, 9.9).

Таблиця 9.8 – Ширина розрізу і припуски на механічну обробку після ручного плазмового різання, мм

Товщина металу, мм	Латунь, бронза та сплави алюмінію
	ширина розрізу	припуск
5-10 10-20 20-40 40-50 50-80	5-6 6-7 7-8 9-12 12-15	2 2 3 4 5

Таблиця 9.9 – Допустима ширина зони термічного впливу при плазмовому різанні, мм (ГОСТ 14792-80)

Клас	Норми при товщині розрізаних алюмінієвих сплавів, мм
	5-12	12-30	30-60
1 2 3	0,1 0,4 0,8	0,2 0,8 1,6	0,4 1,6 3,2

Залежно від властивостей розрізаних металів для утворення плазмового потоку застосовуються різні газові середовища (табл. 9.10, 9.11), але товщина розрізаного металу обмежена робочою напругою процесу (табл. 9.12).

Таблиця 9.10 – Робочі середовища для плазмово-дугового різання

Середовище	Розрізаний метал
	Алюміній і його сплави	Мідь і її сплави
Стиснуте повітря	Механізоване різання металу завтовшки до 70 мм	Механізоване різання металу завтовшки до 60 мм
Азот: з повітрям з аргоном	Ручне різання металу всіх товщин
	Ручне і механізоване різання металу всіх товщин
	Різання металу всіх товщин
Аргон з воднем	Ручне і механізоване різання металу всіх товщин

Таблиця 9.11 – Вибір робочого середовища для плазмового різання алюмінія

Газ		Показник якості
плазмоутворюючий	захисний
Повітря	Повітря	+
О2	Повітря	-
N2	CО2	++
N2	Повітря	+
N2	H2O	++
Ar+35%H2	N2	++

Примітки: «++» - виключно висока якість розріза, не треба додаткової механічної

обробки кромок, висока стійкість електрода; «+» - добра якість розріза,

висока стійкість електрода; «-» - не рекомендовано.

Таблиця 9.12 – Максимальна товщина розрізаних металів при ручному плазмовому різанні, мм

Робоча напруга, В	Алюмінієві і магнієві сплави	Мідь	Латунь, бронза
70-80	40	15	30
90-110	80	50	70
120-140	100	80	90

Характеристика плазмоутворюючих і захисних газів наведена в табл. 1.12. Стиснуте повітря з тиском 0,6-0,7 МПа відбирається з заводскої централізованої магістралі або від окремого компресора. При цьому треба забезпечити чистоту повітря шляхом облаштування спеціальних устроїв, вилучаючих вологу і мастило.

Оскільки алюміній і його сплави схильні до утворення тугоплавких оксидів і розчинення в них водню, необхідно забезпечити умови вилучення окисленого метала з порожнини розрізу, її захист від окислення, а оплавлена кромка на ділянці розрізу щоб була мінімальних розмірів. Температура плавлення алюмінія низька, тому швидкість його різання висока і поступається цьому показнику тільки титану і магнієвим сплавам. Алюмінієві сплави товщиною 5-20 мм можна різати в азоті або повітрі. Якість розріза погіршується тільки при різанні товщин від 60 мм і вище.

Метал товщиною 30-100 мм доцільно різати в азотно-водневих сумішах; для одержання поверхні розрізу з мінімальною шорсткістю можна вживати аргоно-водневу суміш, вміщуючу 35-50% H₂. В оплавленому шарі алюмінієво-магнієвих сплавів має місце рівномірне по товщині розріза вигоряння магнія, що супроводжується інтенсивним виділенням білого дима. При різанні цих сплавів необхідно дуже ретельно виконувати параметри режима різання. Алюмінієво-марганцеві сплави і дуралюміни потребують для різання суміші з меншим вмістом водню або азот і суміші з повітрям.

Мідь і мідні сплави завдяки високій теплоємності і теплопровідності потребують більшу потужність при різанні, чим сталі. Як плазмоутворюючий газ, застосовуються азотні суміші з високим вмістом водню і стиснуте повітря, якість розріза в обох випадках однакова. Різання міді невеликих і середніх товщин виконується повітряно-плазмовим способом на силі струму 350-400 А. Кромки розріза потребують зачищення на глибину 0,5-1,5 мм.

При різанні латуней при тих же умовах швидкість різання може бути збільшена на 25-30%. Кромки розріза не потребують зачищення, але в особливо відповідальних випадках потребується зачищення на глибину 0,5-1,0 мм.

Різання титану і його сплавів виконується в азотно-повітряній суміші і в чистому азоті і рекомендується тільки, як заготівельна операція, після якої обов’язкова механічна обробка, тому що в металі, прилягаючому до кромок, збільшується на глибині 0,1-0,2 мм вміст газів порівняно з основним металом: кисню – в 1,5 рази, азота – в 7-10 разів, водню – в 4-8 разів. Тому оплавлений шар необхідно знімати на глибину 0,3-0,8 мм.

Тип і конструкція електродів плазматрона залежить від склада плазмоутворюючого середовища, а головною характеристикою матеріала електрода є його емісійні властивості, які впливають на стабільність горіння дуги і охолодження електрода.

Для електродів, працюючих у кисневовміщуючих середовищах використовується гафній. Для покращення тепловідведення від активної катодної вставки з гафнія її розміщують врівень в мідній вставці. Діаметр останньої не може бути менше визначеної величини для заданого струму дуги. Це пов’язано з необхідністю надійного тепловідведення від активної катодної вставки і підвищенням ресурса її роботи.

Надійність теплового і електричного контакта вставки з державкою забезпечується сумісною холодною штамповкою цих двох деталей.

Для попередження розплавлення стінки мідної державки між нею і вставкою розміщується алюмінієва прокладка товщиною 0,05-0,15 мм.

Ресурс такого електрода при силі струму 200-300 А і діаметрі сопла 3 мм становить 1,5-3 год сумарного часу горіння дуги.

В плазмотронах, призначених для використання інертних і нейтральних плазмоутворюючих середовищ, застосовуються електроди з вольфрама (табл. 1.10). Конструктивне виконання таких електродів здійснюється у вигляді стрижня, який фіксується ценговим затиском, закріпленим в електродному вузлі плазмотрона або у вигляді мідної державки з забитим в ній стрижнем вольфрама, остання схема дозволяє одержувати більші густини струму на катоді завдяки кращим умовам тепловідведення і більш економічна з точки зору витрати вольфрама.

Електродний вольфрамовий стрижень заточується для отримання на його кінці симетричного конуса з кутом при вершині 20-30° і закріплюється в розрізній цанзі по вісі формуючого канала. Положення стрижня по відношенню до вхідного перерізу сопла регулюється так, щоб вістря катода було розташовано трохи вище вхідного перерізу сопла. Діаметр вольфрамового стрижня і формуючого сопла вибираються в залежності від сили робочого струму (табл. 9.13).

Таблиця 9.13 – Залежність діаметра вольфрамового електрода і формуючого сопла від сили струму

I, А	Діаметр, мм			I, А		Діаметр, мм
	катода	сопла	катода			сопла
150-200 200-250 250-300 350-400	1,8 2,0 2,5 3,0	1,9-2,0 2,2-2,5 2,8-3,0 3,2-3,5	400-500 500-600 600-700 700-800		3,5 4,0 4,5 5,0		3,8-4,0 4,5-5,0 5,0-5,5 5,5-6,0

Для забезпечення співвісності стрижня і формуючого сопла місце посадки електрода піддається шліфуванню.

Поряд з електродом сопло є основним елементом плазмотрона, яке здійснює формування геометричних і енергетичних параметрів дуги, а також виконує роль допоміжного електрода для забезпечення запалювання допоміжної (чергуючої) дуги. За її допомогою здійснюється перехід до збудження основної дуги, яка горить між катодом (анодом) плазмотрона і оброблюваним виробом.

Діаметр і висота канала сопла залежить від величини робочого струму, склада і витрати плазмоутворюючого газа. Звичайно висота канала дорівнює або трохи більша його діаметра.

Для забезпечення високої якості розріза і продуктивності різання треба ретельно підготувати метал. При транспортуванні треба запобігати деформації і пошкодження поверхні тонколистового металу з алюмінія і деяких мідних сплавів і виконувати цю операцію на спеціальних візках або кранами з пневматичними присосами, рівномірно розміщеними по поверхні метала.

Перед різанням поверхню треба очистити від паперу та консервуючого мастила, оброблюваний матеріал повинен мати надійний контакт із заземлюючим проводом.

При ручному або напівавтоматичному різанні деталі розмічаються прокресленням і керненням контура з кроком між точками 10-20 мм. Крейдова розмітка не забезпечує точного контура і з поверхні метала легко стирається або здувається. При розмітці деталей треба урахувати припуски на різання в залежності від призначення вирізаних деталей. При механізованому різанні розмітка замінюється програмним контурним керуванням. При призначенні параметрів режима різання треба урахувати особливості різних кольорових металів і сплавів і керуватися наступними міркуваннями: оцінити реальні можливості і умови одержання заданої точності різання, що визначається типом робочого газа і потужністю дуги (має бути максимальною, виходячи з наявного джерела живлення); вибрати оптимальне співвідношення сили струму і напруги, а також діаметр і довжину канала сопла, витрату робочого газу і швидкість різання. Ці дані наведені в табл. 9.14 – 9.16.

Таблиця 9.14 – Орієнтовні параметри режиму ручного різання листового металу з алюмінія і його сплавів апаратами Плр-50/250 з повітряним охолодженням

Товщина металу, мм	Ширина розрізу, мм		Діаметр сопла, мм	Сила струму, А	Напруга, В	Витрата, л/хв		Швидкість різання, м/год
	верхньої частини	нижньої частини				азоту	повітря
10	4,2	3,0	2,5	165	80	65	65	60
16	4,5	3,3	2,5	200	90	65	65	50
24	4,7	3,8	2,5	200	100	65	65	40
40	8,5	6,0	3,0	250	115	65	65	20
50	9,5	6,5	3,0	280	125	65	65	18

Таблиця 9.15 – Орієнтовні параметри режиму ручного різання додатків алюмінієвого литва апаратами Плрм-80/400

Товщина металу, мм	Діаметр сопла, мм	Сила струму, А	Витрата, л/хв		Швидкість різання, м/год
			аргону	водню
15 20 30 40 50 60 70 100	3,5 3,5 4,0 4,5 4,5 5,0 5,0 5,0	280 300 320 360 380 400 420 420	37 37 33 33 28 28 28 27	23 23 22 22 20 20 20 18	45 40 33 33 30 27 24 20

Таблиця 9.16 – Орієнтовні параметри режиму механізованого різання кольорового листового металу апаратами Плм-60/300 та УВПР-«Київ»

Товщина металу, мм	Ширина розрізу, мм	Діаметр сопла, мм	Сила струму, А	Напруга, В	Витрата повітря, л/хв	Швидкість різання, м/год
Алюміній і його сплави
5-15 5-15 16-30 16-30 31-50 31-50	3,5 3,5 4,5 4,5 5,5 5,5	2 3 2,5 3 3 3	120-200 250-300 200-250 250-300 280-300 280-300	170-180 140-160 180-200 160-180 200-220 170-190	70 40-50 70 40-50 70 40-50	120-60 350-175 70-40 150-80 40-18 70-36
Мідь
10 20 30 40 50 60	- - - - - -	3 3 3 3 3 3,5	300 300 300 300 300 400	160-180 160-180 160-180 160-180 160-180 160-180	40-60 40-60 40-60 40-60 40-60 40-60	180 90 40 30 18 24

Для розрізання тонкого метала рекомендується використовувати мікроплазмове різання згідно з параметрами, наведеними в табл. 9.17, а механізоване різання метала середніх і великих товщин виконується згідно табл. 9.18 – 9.20

Таблица 9.17 – Орієнтовні параметри режиму механізованого мікроплазмового різання кольорових металів

Товщина металу, мм	Ширина розрізу, мм	Діаметр сопла, мм	Сила струму, А	Напруга, В	Витрата робочого газу, л/хв		Швидкість різання, м/год
					азот	стиснуте повітря
Алюміній і його сплави
1 1,5 3 5 10	1,1 1,2 1,6 1,75 2	0,8 0,8 1 1,4 1,4	20 25 50 70 100	130 130 100 100 105	- - - - -	7 7,5 8,5 13,5 13,5	240 110 170 160 95
Мідь
2 2	- -	0,8 1	30 50	110 120	3 -	- 8,5	30 60
Латунь
1,5	1,3	1	30	130	3,5	-	55
Титан
5	1,6	1,4	100	95	-	13,5	155

Таблиця 9.18 – Орієнтовні параметри режиму механізованого різання листового алюмінія і його сплавів апаратами Плм-160/630 та ОПР-6

Товщина металу, мм	Ширина розрізу, мм		Діаметр сопла, мм		Сила струму, А		Напруга, В		Витрата, л/хв			Швидкість різання, м/год
	верхньої частини	нижньої частини							аргону	водню
10 24 30 50 70 90 125 140	7,5 7,5 7,5 9,0 9,0 9,5 9,4 16,0	3,5 5,5 4,5 4,5 4,5 5,0 6,5 10,0		4 5 5 5 5 5 5 5,5		500 720 720 720 720 720 680 950		120 130 130 140 140 150 160 165		- - - 33 - - - -	- - - 33 - - - -		720 330 250 130 80 55 33 24

Таблиця 9.19 – Орієнтовні параметри режиму механізованого різання кольорового листового металу апаратами Плрм-80/400

Товщи-на металу, мм	Ширина розрізу, мм		Діа-метр сопла, мм	Сила струму, А	Напруга, В	Витрата, л/хв		Швидкість різання, м/год
	верхньої частини	нижньої частини				азоту	водню
Алюміній і його сплави
5 10 15 20 30 40 60 80 90	5-12 5-12 5-12 8-14 8-14 8-14 10-15 10-15 10-15	1,5-4,0 1,5-4,0 1,5-4,0 2-5 2-5 2-5 4-6 4-6 4-6	5 5 5 5 5 5 5 5 5	450-500 450-500 450-500 450-500 450-500 450-500 450-500 450-500 450-500	80 80-85 85-90 85-90 90-95 95-100 100-105 110-115 120	9,5 8,0 2,5-8,0 2,4-3,2 2,4-3,2 2,4-3,2 2,4-3,2 2,4-3,2 2,4-3,2	- - - - - 3,5-5,0 - - -	575-595 350-370 205-215 135 60-65 45 30-33 23-25 6
Латуні
5 10-15 15-20 20-25 40 50	3,9 6,5 7,5 9,0 10-12 10-12	1,7 2,0 3,4 5,7 6,0 6,0	3 5 5 5 5 5	230 350 350 350 350-400 350-400	70 78 80 83 86 90	140 45 30 15 8 5	- - - - - -	140 45 33 17 8 5

Таблиця 9.20 – Орієнтовні параметри режима плазмового різання міді і латуні

Метал	Товщина металу, мм	Діаметр сопла, мм	Сила струму, А	Напруга, В	Витрата газа, л/хв				Швид-кість різання, м/год
					аргон	азот	водень	повітря
Мідь	5	3	300	75	-	36	-	-	90
	15 25	4	300 350	92 90	- 17	32 -	- 8	- -	40 15
	40 100	7	700	120 145	6 6	- -	66 66	168 168	40 10
Латунь	6 30 90	3 4 5	260 350 500	70 85 140	- - -	70 60 34	- - 17	- - -	100 15 12

Якщо у різаку реалізується вихрова подача плазмоутворюючого газа, можна значно підвищити ефективність різання товстолистового метала порівняно з осьовою прямоточною подачею (табл. 9.21).

Таблиця 9.21 – Орієнтовні параметри режима плазмового різання алюмінієвих сплавів великої товщини

Товщина металу, мм	Ширина розрізу, мм		Діаметр канала сопла, мм	Сила струму, А	Напруга, В	Швидкість різання, м/год
	зверху	знизу
24 50 70 90 120	4,5 6,2 6,5 8,5 9,5	3,0 5,0 5,0 5,5 7,5	3,0 4,2 4,5 5,2 5,5	280 450 450 700 700	130 135 150 155 160	90 60 45 33 22

Примітка: Витрата аргона – 25 л/хв, водню – 33 л/хв.

З метою покращення умов праці, якості кромок, зменшення теплових деформацій вирізаних деталей і збільшення швидкості різання плазмове різання виконується з додатковою подачою води в зону різання (табл. 9.22-9.24).

Таблиця 9.22 – Орієнтовні параметри режиму плазмового механізованого різання міді і мідних сплавів у середовищі повітря з водою

Товщина металу, мм	Сила струму, А	Напруга, В	Швидкість різання, м/год
4 6 8 10 12 14 16 18 20 24 30	270-290 270-290 270-290 270-290 270-290 270-290 270-290 270-290 290-310 290-310 290-310	140-145 140-145 140-145 140-145 140-145 150-155 155-160 160-165 165-170 170-175 180-185	425-450 180-210 100-180 130-150 110-130 97-110 85-97 70-85 60-72 45-60 36-42

Примітки: 1. Витрата повітря на різання – 80-90 л/хв, води – 0,3-0,35 л/хв.

2. Ширина розрізу по нижній кромці – 2,5-3 мм.

Таблиця 9.23 – Орієнтовні параметри режиму плазмового механізованого різання алюмінію і його сплавів у середовищі повітря з водою

Товщина металу, мм	Сила струму, А	Напруга, В	Швидкість різання, м/год
4 6 8 10 12 14 16 18 20 24 30 40	270-290 270-290 270-290 270-290 270-290 270-290 270-290 270-290 290-310 290-310 290-310 290-310	140-145 140-145 140-145 140-145 150-155 150-155 155-160 155-160 160-165 165-170 170-175 180-185	300-360 240-300 210-240 180-210 170-180 150-160 140-150 120-130 110-120 85-100 60-70 35-45

Примітки: 1. Витрата повітря на різання – 80-90 л/хв, води – 0,3-0,35 л/хв.

2. Ширина розрізу по нижній кромці – 3,5-4 мм.

Таблиця 9.24 – Орієнтовні параметри режиму ручного різання кольорового металу апаратами Плрм-80/400 з водняним охолодженням

Товщина металу, мм	Ширина розрізу, мм	Діаметр сопла, мм	Сила струму, А	Напруга, В	Витрата,л/хв			Швидкість різання, м/год
					аргону	азоту	водню
Алюміній і його сплави
10 10 20 20 30 30 40 50 60 80	6-7 6-7 6-7 6-7 6-7 6-7 7-8 8-10 10-12 12-14	4 5 4 5 4 4-5 4-5 4 4 3,5	300 300-450 300 300-450 350 300-400 300-400 300-350 300-350 250-300	60 - 70 - 80 - - - - -	25 25-30 25 25-30 25 25-30 25-30 25-30 25-30 25-30	13,5 - 18 - 25 - - - - -	- 8-10 - 8-10 - 8-10 8-10 8-10 8-10 8-10		60 70 40 30-40 30 25-35 18-30 12-18 9-12 6-9
Латуні
10 20 30 40 50	- - - - -	4-5 4-5 4-5 4 4	350-400 350-400 350-400 300-350 300-350	- - - - -	- - - - -	50 35-50 30-45 30-40 30-35	- - - - -		50-60 18-20 9-12 6-8 4-5
Нікель
5 10 20	- - -	3,5 4-5 5	250-300 350-400 400-450	- - -	18-21 20-23 22-25	10-13 15-18 15-18	- - -		60-70 33-36 27-30

Розрізи, виконані з використанням води, характеризуються високою якістю кромок, метал зберігає натуральний колір, немає вигоряння легуючих елементів. Недоліком є складність збудження дуги на початку процеса, що робить його недостатньо технологічним і надійним.

При вірно вибраному режимі потік іскор, викидаємих з порожнини розріза, перпендикулярний до поверхні листового метала, а поверхні кромок наближені до паралельних.

Процес різання листа може починатися з кромки або з середині листа. Початок різання визначається моментом збудження різальної дуги і складається з врізання, тобто початкового проплавлення по всій товщині метала і перехідного періода від стадії врізання до стадії стійкого різання. При збудженні дуги треба встановити плазмотрон над початковою кромкою розрізаного метала або підвести його до кромки з горячим факелом допоміжної дуги так, щоб забезпечити збудження різального розряда без утворення подвійної дуги і виключити можливість неповного прорізання початкової кромки. Для цього плазмотрон устанавлюється так, щоб вісь формуючого сопла була від неї на відстані 3-5 мм.

Після збудження дуги не слід затримувати різак біля кромки більше ніж на 2-5 с в залежності від товщини метала. Коли дуга проплавить метал по всій товщині, плазмотрон має рухатися у заданому напрямку.

При різанні з поверхні листа необхідно виконати початковий отвір. Попереднє свердлення отворів діаметром не менше 6 мм застосовується тільки при різанні метала великої товщини.

При ручному різанні міді і мідних сплавів цю операцію використовують при товщині метала більше 40 мм, а при різанні алюмінієвих сплавів – більше 50 мм. При різанні переносними і стаціонарними машинами свердлення обов’язкове при товщині будь-якого метала більше 28 мм.

Пробивка метала плазмовою дугою є найбільш складною операцією плазмового різання. Спочатку запалюється допоміжна дуга, при цьому плазмотрон піднімається над точкою пробивки отвору на відстань з зазором біля 50 мм, щоб не було збудження різальної дуги. Потім плазмотрон поступово опускається до виникнення різальної дуги, знову припіднімається на 4-6 мм і переміщується в напрямку контура розріза або вмикається робочий хід різальної машини. При цьому потік виплавленого метала викидається в бік протилежний напрямку різання. Після пробивки метала плазмотрон знижується до 3-10 мм над поверхнею вироба. При цьому не виключається можливість пошкодження накінечника. При ручному різанні і з використанням переносних машин моменти підняття і опускання різака визначаються візуально, а при механізованому різанні контролюються автоматично по часу, який витрачається на пробивку метала визначеної товщини – проміжок часу від початку збудження різальної дуги до початку руху різака по заданій траєкторії.

При недостатній витримці метал не пробивається на всю товщину і прорізається вже в процесі різання, в результаті у нижньої кромки утворюється ділянка непрорізаного метала. При збільшеній зупинці різака діаметр пробитого отвора перебільшує ширину розріза, в результаті на кромці деталі залишається вихоп, погіршуючий зовнішній вигляд і ускладнюючий подальше зварювання. Звичайно цей час дорівнює 2 с, а пробивку рекомендується виконувати з боку від контура вирізаної деталі (на відході). Для зменшення скоса кромки різання треба виконувати по годинній стрілці (деталь по відношенню до лінії розріза має знаходитись з правого боку). Вирізати отвори в деталях слід проти годинної стрілки.

Отвори треба вирізати у першу чергу. Вирізання деталей треба починати від однієї з кромок листа, послідовно переходячи від однієї деталі до другої в напрямку до протилежної кромки. При цьому рекомендується використовувати суміщенні розрізи. Вузькі і довгі деталі (l ≥ 6δ, де l – довжина, δ – товщина) треба розташовувати вздовж поздовжньої кромки листа, причому більш довгі деталі – ближче до кромки, від якої починається різання, а короткі – ближче до середини листа і до протилежної кромки. Вирізання починається з вузьких і довгих деталей, розташованих біля кромки. Деталі, які мають одну кромку з вирізами, необхідно розташовувати цією кромкою у бік кромки листа, від якої починається вирізання деталей.

Початок і напрямок розріза кожної деталі мають бути такими, щоб кромка, поєднуюча деталь з основною масою листа, обрізалася в останню чергу. Вирізання на стаціонарних машинах листових деталей довжиною більше 5 м, шириною більше 0,8 м слід починати з кута, з довгої кромки. Необхідно передбачити плавне збільшення опуклості або зменшення увігнутості обох кромок на 0,5 мм. Якщо одна деталь займає більшу частину листа, то вирізання треба починати з неї. При вирізанні полос товщиною до 12 мм необхідно залишати перемички через 1200 мм для ширини до 100 мм, через 1800 мм для ширини 100-200 мм, через 2700 мм для ширини 200-300 мм. Довжина перемички – 15 мм, вони залишаються на обох поздовжних кромках таким чином, щоб лежали на одній прямій, перпендикулярній до довгих кромок листа. При вирізанні більш товстих деталей перемички не залишаються.

При газолазерному різанні завдяки високій концентрації енергії в світловому промені виникає локальне плавлення та випаровування матеріалу будь-якого складу: сталі, міді, алюмінія, скла, пластмаси, кераміки, текстиля і т.ін.

Основними параметрами режима є потужність випромінення, залежить від товщини і природи матеріалу:

Потужність випромінювання, кВт……………0,5 1,0 4,9

Гранична товщина, мм:

сталей……………………………………...3-5 5-7 8-18

алюмінієвих сплавів……………………….2 3-4 6-8

Вид різального газу (кисень, азот, повітря) – залежить від природи матеріалу і його товщини. Різання краще за все здійснюється при використанні різального газа – кисню для вилучення розплава і утворення оксидів з порожнини розріза. Реакція окислення метала – екзотермічна, що спонукає виділення додаткової кількості тепла, необхідного для зниження в’язкості утворених оксидів і підтримання безперервності процеса різання. Окислення струменем кисню нагрітої поверхні метала сприяє збільшенню поглинання нею променевої енергії і підвищенню ефективності нагріву (чисті метали поглинають 2-6% теплової енергії променя, а їх оксиди – майже 100%). Витрата кисню становить 4-9 л/хв, його тиск дорівнює 0,25 МПа.

Швидкість різання залежить від природи металу, його товщини і потужності. Ширина розрізу визначається діаметром сфокусованого променя і на порядок нижче, чим при плазмовому різанні. Всі ці залежності представлені в табл. 9.25 і 9.26.

Таблиця 9.25 – Орієнтовні параметри режиму газолазерного різання деяких сплавів

Товщина металу, мм	Ширина розрізу, мм	Потужність випромінювання, кВт	Різальний газ	Швидкість різання, м/год
Алюмінієві сплави типу АМг
1,5 3 4 5 8 5 8	0,3 0,5 0,5 0,5 0,5 1 1	4,9 4,9 4 3 3 3 3	Азот » » » » Кисень »	480 240 162 84 24 90 42
Титановий сплав ОТ4
0,5 0,46 2,2 6,3 9,9 10 15 1,2	0,4 0,5 0,8 1 1,7 - - -	0,14 0,23 0,21 0,25 0,26 0,6 0,6 2	Кисень » » » » » » Повітря	820 820 230 170 150 240 150 720
Нікелевий сплав
1	-	2	Кисень	480

Таблиця 9.26 – Орієнтовні параметри режиму лазерного різання (лазер на СО₂) сплавів титану

Потужність, кВт
0,2				0,85*
товщина, мм	ширина розрізу, мм	різальний газ	швидкість різання, м/год	товщина, мм	різальний газ	швидкість різання, м/год
2 10 40	0,2 1,5 3,5	О2 О2 О2	1080 170 30	5 5 5	О2 О2 О2	200 200 200

Примітки: * Діаметр фокусної лінзи 0,3 мм.

На ефективність різання впливає відбиттєва спроможність поверхні оброблюваного метала, тому мідь і алюміній погано піддаються лазерному різанню апаратурою, працюючою на СО₂.

Тим не менш завдяки високій швидкості різання, малому тепловому впливу, відсутності теплових деформацій, високій якості розрізу відсутності тиску на оброблювану поверхню, що важливо при різанні металу, товщиною менш 0,1 мм, відсутності шуму і забруднень навколишнього середовища цей спосіб різання має великі перспективи.