книги / Сварка в машиностроении. 4

Машины с фотоэлектрической системой управления. Машины ЛКФ порталь­ ного типа по конструктивной схеме портала подобны машине ПКЛ. Они имеют масштабное фотокопировальное устройство, работающее по специальным копирчертежам. Машины при дополнительной оснастке могут выполнять фигурную вы­ резку со скосом кромок под сварку трехрезаковым поворотным блоком. Управле­ ние машиной — с пульта, расположенного на каретке машины. Для удобства обслуживания на каретке имеется площадка с креслом. Машина оснащена устрой­ ством автоматического управления технологическими командами, включения-от­ ключения кислорода и горючего газа, зажигания резаков, пробивки отверстия для начала резки, дистанционного управления изменением скорости движения резаковых суппортов. Имеется стабилизатор высоты расположения блока над поверхностью листа. Основными частями машины являются: исполнительный ме­ ханизм, командный механизм с электронной схемой управления, системой газопитания и вспомогательного устройства. Машины могут быть изготовлены для различной ширины обрабатываемой поверхности (2,5; 3, 5—5 и 8 м для кислород­ ной резки или плазменно-дуговой резки). Завод-изготовитель НПО «Кислородмаш» им. 60-летия Великой Октябрьской социалистической революции (г. Одесса).

Машина «Зенит» портального типа предназначена для работы в поточных линиях газовой вырезки деталей из листовой стали, а также может быть исполь­ зована автономно в заготовительных цехах судостроительной промышленности. В машине предусмотрена возможность автоматического выполнения технологиче­ ских команд, фигурной вырезки деталей со скосом кромки под сварку, автомати­ ческой остановки в случае нарушения нормального процесса. Машина оснащена стабилизатором высоты расположения блока резаков над поверхностью разрезае­ мого листа.

Машину изготовляют для различной ширины обрабатываемой поверхности. Машины с программным управлением. Машина «Кристалл» представляет собой портал, однотипный с порталом машины типа «Зенит». Управление машиной и всеми технологическими командами — программное по перфоленте. Машина имеет трехрезаковые блоки для фигурной вырезки деталей со скосом кромок под сварку и стабилизатор высоты расположения блока резаков над поверхностью листа. Машину изготовляют для различной ширины обрабатываемой поверхносш.

часть машины унифицирована с раскройной машиной ПКЛ2,5-1,6-10-У4 для кисло­ родной резки. На машине установлены блоки управления ЭРД-2 плазморежущей оснасткой. Машину изготовляет НПО «Кислородмаш» (г. Одесса). Техническая характеристика машины приведена в табл. 7 и 8.

Машины для фигурной резки с фотоэлектрическим управлением. Машина ППлФ2,5-00У4 портального типа. Исполнительная часть машины унифициро­ вана с машиной ПКФ2,5-1,6-10-У4 для кислородной резки. Машина оснащена установкой АВПР-Киев для воздушно-плазменной резки. Завод-изготовитель НПО «Кислородмаш» (г. Одесса).

Машина «Зенит Пл-2,5» портального типа. Исполнительная часть машины унифицирована с машиной «Зенит К-2,5». Машина оснащена установкой для воз­ душно-плазменной резки.

Машины «Кристалл Пл-2,5» и «Кристалл Пл-3,2» портального типа. Исполни­ тельная часть машин унифицирована с машинами «Кристалл К-2,5» для кислород­ ной резки. Управление всеми технологическими командами — программное по перфоленте. Техническая характеристика машин приведена в табл. 8.

от машин типа «Спутник» машина «Орбита-2» направляется по специальному сталь­ ному гибкому поясу, что обеспечивает полное совпадение начала и конца реза. Машина оснащена копировальным устройством, позволяющим обрезать торцы труб под углом 1,5, 3 и 6rf к оси трубы. Машина имеет два резака для вырезки бра­ кованных швов и вварных катушек.

МАШИННЫЕ РЕЗАКИ

Рабочим инструментом машины для кислородной резки является газовый резак. Основными требованиями, предъявляемыми к машинным резакам, являются: устойчивость против хлопков и обратных ударов, обеспечение высокого качества поверхности реза и высокая скорость резки. В зависимости от принципа смешения газов подогревающего пламени резаки делят на инжекторные, равного давления и внутрисопловые. В качестве горючего газа в машинных резаках применяют ацетилен или газы—заменители ацетилена.

Инжекторные резаки. Схема смешения газов подогревающего пламени ма­ шинных резаков инжекторного типа подобна схеме ручных резаков «Маяк». Все выпускаемые промышленностью машинные резаки инжекторного типа различа­ ются только конструктивным оформлением. Резак состоит из трех основных узлов, корпуса с запорными вентилями, ствола, с помощью которого резак закрепляется на суппорте машины, и головки о мундштуками.

Резаки равного давления. При многорезаковой машинной резке необходима стабильность горения газов подогревающего пламени. Инжекторные резаки очень чувствительны к изменению давления горючего газа в сети, а также к брызгам расплавленного металла, что отражается на устойчивости работы резаков. По­ этому для многорезаковых газорезательных машин используют резаки равного давления. Резак равного давления не имеет инжектора. Подогревающий кислород подается через центральное отверстие, а горючий газ — через боковое. Смесь газов поступает в головку резака, которая по устройству не отличается от инжекторного резака. Для поддержания заданного давления горючего газа перед резаком уста* новлен специальный регулятор давления.

Техническая характеристика машинных резаков приведена в табл. 9.

регламентированы ГОСТ 12221—71 (табл. 10). Аппараты для резки металла ма­ лой толщины (до 10 мм, ток до 100 А) часто называют микроплазменными.

По способу транспортировки плазмотрона различают машинные и ручные режущие устройства. Управление машинными устройствами может быть автома­ тическим или полуавтоматическим. В автоматических вручную осуществляют практически только запуск процесса; в полуавтоматических наряду с автомати­ ческим циклом подачи газов, напряжения и тока часть операций выполняют вруч­ ную. В ручных устройствах рабочими операциями управляют вручную или при­ меняют полуавтоматическое управление.

ГОСТ 12.2.007.8—75 устанавливает напряжение холостого хода источников тока для плазменной резки: не более 500 В для автоматических устройств, 300 В для полуавтоматических устройств и 180 В для устройств ручной резки.

Важнейшим элементом комплекта является режущий плазмотрон (плазмен­ ный резак). Режущие дуги питают постоянным током прямой полярности. Кон­ структивная схема плазмотрона и оформление его элементов зависят от рабочей среды, способа ее подачи в дуговую камеру, зажигания дуги и системы охлажде­ ния. Различают плазмотроны: для химически неактивных (нейтральных) газов, для окислительных газов, двухпоточные — для окислительных и нейтральных сред и с газожидкостной стабилизацией. Плазмотроны со стабилизацией дуги водой получили ограниченное применение.

Простейшее устройство имеют нейтрально-газовые плазмотроны (рнс. 3). Изолированные катодный и сопловой узлы образуют дуговую камеру с формирую­ щим каналом. В торцовой части камеры установлен катод из вольфрама, стаби­ лизированный окислами тория, иттрия, лантана или другими примесями, повы­ шающими эмиссионные свойства и стойкость вольфрама против взаимодействия при высоких температурах с кислородом и другими активными газами. Износ катода проходит под действием теплоты, выделяющейся в катодной области дуги.

Вольфрамовые катоды изготовляют в виде стержней диаметром 3—6 и дли­ ной 50—150 мм или коротких цилиндрических вставок диаметром 2—3 и длиной 5—6 мм. В плазмотронах со стержневым вольфрамом, закрепляемым в цангах или зажимах, рабочую среду обычно подают соосно катоду. Для фиксации катодного пятна дуги рабочему участку катодного стержня придают заостренную форму. Соосная (аксиальная) подача газа позволяет при меньшем рабочем напряжении растянуть дугу на большую длину, что важно для ручной резки и для резки ме­ талла большой толщины.

В машинных плазмотронах для резки металла средней толщины (рис. 3,6 ) предпочитают использовать гильзовые катоды. Вставку из тугоплавкого мате-

а) 6) в) г)

Рис. 3. Режущие плазмотроны (плазменные резаки):

а — нейтрально-газовый с осевой стабилизацией дуги; б — машинный с вихревой ста» билизацией для резки металла средней толщины; в — двухпоточный, генерирующий

фрамовый катод; 9—гильзовый (вольфрамовый или пленочный) катод; 10 — катододержатель вставки гильзового катода; 1 1 — завихритель; 1 2 — внутреннее сопло защитного газа

риала запрессовывают в канал гильзы-катододержателя из меди или другого теплопроводного металла. Хвостовик гильзы интенсивно охлаждают водой или воздухом. Это улучшает условия охлаждения катода и увеличивает срок службы катодной вставки. Гильзовые катоды обычно имеют плоский торец. При этом дугу стабилизируют закрученным потоком газа. Вихрь фиксирует катодную об­ ласть дуги в центре торца вставки. Активное пятно изнашивает вставку, образуя постепенно углубляющуюся полость. Ее диаметр и глубина зависят от интенсив­ ности ввода теплоты в катод и теплопередачи охлаждающей среде.

Гильзовые катоды широко применяют в плазмотронах, использующих в ка­ честве рабочей среды сжатый воздух. При этом катодные вставки из тугоплавких металлов (циркония или гафния) при высоких температурах образуют еще более тугоплавкие и стабильные окислы (табл. 11). Такие катоды называют пленкоза-

11. Характеристика материалов, используемых для катодных вставок

щитными или пленочными. При их работе в основании дуги образуется слой рас­ плава, содержащего окислы и нитриды катодного материала. Высокая эмиссион­ ная способность и низкое электрическое сопротивление этих соединений при высо­ ких температурах обусловливают существование катодного пятна. Регулярный износ катодных вставок происходит в результате испарения окисно-нитридного расплава. Наряду с ним большое значение имеет разовый износ вставки при зажи­ гании дуги.

Плазмотроны с пленочными катодами используют также для резки дугой* стабилизированной кислородом. Стойкость катодов при этом несколько умень­ шается.

Для тангенциальной подачи рабочей среды в дуговую камеру вихревых плаз­ мотронов предусматривают завихрительные устройства. В простейшем случае плазмообразующий газ подают в дуговую камеру по каналам, выведенным по ка­ сательной к ее стенкам. Эффективны завихрительные шайбы, изготовляемые из жаростойкой керамики и располагаемые непосредственно под рабочим торцом катода. Недостатком таких устройств является невысокая прочность керамики. Рациональная конструкция завихрителя, выполненного в виде резьбы на наружной поверхности катододержателя, плотно устанавливаемого в гнезде корпуса плаз­ мотрона.

Для резки в кислородсодержащих средах используют также плазмотроны с пустотелым цилиндрическим (втулочным) катодом из меди. Такой катод интен­ сивно охлаждают водой. Плазмотрон снабжают системой вихревой стабилизации дуги. Под действием вихря катодное пятно быстро движется по внутренней по­ верхности втулочного катода, не разрушая его.

Вдвухпоточных плазмотронах в качестве рабочего газа используют воздух или кислород. Катодом служит вольфрам, который защищают от окисления, обду­ вая его нейтральным газом (азотом или аргоном). G этой целью дуговую камеру снабжают двумя соосными соплами. Во внутреннее подают небольшое количество нейтрального газа, в наружное — рабочий газ. Рабочая часть катода может быть размещена в полости под внутренним соплом (рис. 3, в) или между внутренним и наружным соплом (рис. 3, г). В первом случае в плазму превращается преимуще­ ственно защитный газ, а рабочий служит в основном для стабилизации дуги. По второй схеме возможно получить поток плазмы с высоким содержанием кисло­ рода.

Впоследнее время нередко применяют плазмотроны с газожидкостной ста­ билизацией дуги. Как правило, они имеют формирующую систему, аналогичную нейтрально-газовым, активно-газовым или двухпоточным плазмотронам. Однако сопловой узел снабжают системой каналов, по которым в сжатый столб режущей дуги подают воду. Для стабилизации дуги применяют также двухфазные газожид­ костные потоки, вводя их преимущественно по схеме двухпоточного плазмотрона. Количество воды, стабилизирующей дугу, устанавливают таким, чтобы вода пол­ ностью испарялась. При газожидкостной стабилизации повышается концентра­ ция энергии в столбе дуги и улучшаются ее режущие свойства. При резке дугой

сводовоздушной стабилизацией наблюдается меньшее насыщение стальных кро­ мок азотом, чем при воздушноплазменной резке. В плазмотронах с подачей жид­ кости в формирующее сопло улучшаются условия его охлаждения и т. д.

Наряду с системами газожидкостной стабилизации дуги применяют плазмо­ троны с водяной завесой и с газожидкостной системой охлаждения. В плазмотро­ нах с водяной завесой систему водяных каналов предназначают для формирования водяной оболочки вокруг столба дуги. Вода охлаждает кромки разрезаемого металла, что сводит к минимуму зону термического влияния. Уменьшается уровень шума, излучения и выделения аэрозолей при резке.

Наконечник плазмотрона предназначен для формирования режущей дуги. Форма и размеры его соплового канала обусловливают свойства и параметры дуги. С уменьшением диаметра и увеличением длины возрастают скорость потока плазмы, концентрация энергии в дуге, ее напряжение и режущая способность. Сохранение формы и размеров сопла определяют срок его службы. Сопло —