Оценка технологических схем тонкоструйной плазменной резки металлических материалов и их композиций

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Постоянное совершенствование методов раскроя материалов обеспечивает появление новых модификаций технологических процессов заготовительного производства, в частности, тонкоструйной плазменной резки. Однако производители оборудования сопровождают предлагаемые технологии рекомендациями режимов обработки, которые являются ориентировочными и предназначены для определенного круга обрабатываемых материалов. Целью настоящей работы является оценка технологических схем тонкоструйной плазменной резки для повышения точности реза металлических материалов, включая и биметаллические композиции. Методы. Оценка параметров точности и качества реза осуществлялась в соответствии со стандартом ISO 9013: 2002. В качестве материалов для исследований были выбраны сталь Ст3сп и биметаллическая композиция «сталь Ст3 + сталь 12Х18Н10Т», полученная сваркой взрывом. Результаты и обсуждения. Установлено, что при использовании технологии HiFocus для раскроя стали Ст3 в нижнем диапазоне толщин (3 мм) не обеспечивается регламентируемая производителем точность реза. Для повышения точности предлагается переход в рамках данной технологии на меньший типоразмер сопла. Реализация технологии HiFocusplus, отличающейся дополнительной закруткой завихряющих газов, позволяет проводить раскрой материалов в большем диапазоне толщин. Однако, при толщинах раскроя 4-6 мм наблюдается превышение регламентированного отклонения реза от перпендикулярности на обеих его кромках. Для повышения точности формообразования необходимо снижение скорости раскроя. Показана эффективность использования технологии  Hi Focusplus для раскроя биметаллической композиции «сталь Ст3 + сталь 12Х18Н10Т». Выявлена оптимальная схема раскроя с выбором в качестве лобовой стороны стали Ст3. Установлено, что максимальная точность реза данной композиции достигается при скорости обработки, равной 1,5 м/мин.

Об авторах

Х. М. Рахимянов

Email: kharis51@mail.ru
доктор технических наук, профессор, Новосибирский государственный технический университет, kharis51@mail.ru

А. А. Локтионов

Email: pushkin-lok@mail.ru
Новосибирский государственный технический университет, pushkin-lok@mail.ru

А. Х. Рахимянов

Email: centerfht@mail.ru
кандидат технических наук, Новосибирский государственный технический университет, centerfht@mail.ru

Н. П. Гаар

Email: lianelas@mail.ru
кандидат технических наук, Новосибирский государственный технический университет, lianelas@mail.ru

Список литературы

  1. Полевой Г.В., Сухинин Г.К. Газопламенная обработка металлов. – М.: Академия, 2005. – 336 с. – ISBN 5-7695-1604-6.
  2. Сухинин Г.К. Резка металлов большой толщины. – М.: Машиностроение, 1983. – 39 с.
  3. Полевой Г.В., Сухинин Г.К. Пламенная и газотермическая обработка материалов. – М.: Машиностроение, 1993. – 335 с. – ISBN 5-217-01455-5.
  4. Григорьянц А.Г., Соколов А.А. Лазерная резка металлов. – М.: Высшая школа, 1988. – 127 с. – ISBN 5-06-001252-2.
  5. Laser beam welding of high stressed, complex aircraft structural parts / P. Mueller-Hummel, S. Ferstl, M. Sengotta, R. Lang // Proceedings of SPIE. – 2003. – Vol. 4831: First International Symposium on High-Power Laser Macroprocessing. – doi: 10.1117/12.497719.
  6. Steen W.M. Laser material processing. – 3rd ed. – London: Springer-Verlag London, 2003. – 450 р. – doi: 10.1007/978-1-4471-3752-8.
  7. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки. – 2-е изд. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 664 с. – ISBN 5-7038-2701-9.
  8. Ширшов И.Г., Котиков В.Н. Плазменная резка. – Л.: Машиностроение, 1987. – 192 с.
  9. Duley W. Laser processing and analysis of materials. – New York: Springer US, 1983. – 504 p. – doi: 10.1007/978-1-4757-0193-7.
  10. Handbuch zum Thema Plasmaschneiden [Electronische ressource] / Werkstatt Ausrustung Leitner joset. – Grödig, 2002. – 66 s. – URL: https://www.wal-austria.at/cu/wal/pdf/Handbuch_Plasmaschneiden_web.pdf (accessed: 11.05.2018).
  11. Bererziuk M., Lezoh J. Air plasma cutting with ABIPLAS CUT holders manufactured by ABICOR BINZEL // Welding International. – 2008. – Vol. 22, N 6. – P. 385–387. – doi: 10.1080/09507110802280269.
  12. Vasil’;ev K.V., Chernyak R.V. Examination of plasma-forming additions in oxygen-plasma cutting // Welding International. – 1994. – Vol. 8, N 11. – P. 904–908. – doi: 10.1080/09507119409548719.
  13. Salonitis K., Vatousianos S. Experimental investigation of the plasma arc cutting process // Procedia CIRP. – 2012. – Vol. 3. – P. 287–292. – doi: 10.1016/j.procir.2012.07.050.
  14. Celik Y.H. Investigating the effects of cutting parameters on materials cut in CNC plasma // Materials and Manufacturing Processes. – 2013. – Vol. 28, N 10. – P. 1053–1060. – doi: 10.1080/10426914.2013.773015.
  15. Optimization of process parameters in plasma arc cutting of EN 31 steel based on MRR and multiple roughness characteristics using grey relational analisis / M.K. Das, K. Kumar, T.Kr. Barman, P. Sahoo // Procedia Materials Science. – 2014. – Vol. 5. – P. 1550–1559. – doi: 10.1016/j.mspro.2014.07.342.
  16. Schitsin Y.D., Kuchaev P.S., Schitsin V.Y. Plasma cutting of metals with reversed polarity and mixed supply of gases // Welding Imternational. – 2013. – Vol. 27, N 11. – P. 890–892. – doi: 10.1080/09507116.2013.796640.
  17. Dashkovskiy S., Narimanyan A. Thermal plasma cutting. Part I: Modified mathematical model // Mathematical Modelling and Analysis. – 2007. – Vol. 12, N 4. – P. 441–458. – doi: 10.3846/1392-6292.2007.12.441-458.
  18. Experimental investigation of cut quality characteristics on SS321 using plasma arc cutting / H. Ramakrishnan, R. Balasundaram, N. Ganesh, N. Karthikeyan // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. – 2018. – |Vol. 40. – P. 60. – doi: 10.1007/s40430-018-0997-8.
  19. Kirkpatrick I. High definition plasma – an alternative to laser technology // Aircraft Engineering and Aerospace Technology. – 1998. – Vol. 70, N 3. – P. 215–217.
  20. Чиеу Куанг Фи. Исследование эффективности технологии узкоструйной плазменной резки металлов: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.08.04 / Санкт-Петербургский государственный морской технический университет. – СПб., 2008. – 26 с.
  21. Rakhmyanov Kh., Rakhmyanov A., Heifetz М. High-precision plasma cutting of the steel – aluminum bimetallic composition // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 788. – P. 41–45. – doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.788.41' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.788.41.
  22. Rakhmyanov Kh., Rakhmyanov A., Zhuravlev A. Advantages of high-precision plasma cutting for processing bimetallic compositions // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 698. – P. 294–298. – doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.698.294' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.698.294.
  23. Рахимянов Х.М., Рахимянов А.Х., Смирнов А.Н. Особенности формирования канала реза при тонкоструйной плазменной резке биметаллических композиций, выполненных из разнородных материалов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2016. – № 1 (70). – С. 22–30. – doi: 10.17212/1994-6309-2016-1-22-30.
  24. Estimation of accuracy in forming construction steels by the hifocus technology of high-precision plasma cutting / Kh.M. Rakhimyanov, N.P. Gaar, A.Kh. Rakhimyanov, A.A. Loktionov // 2016 11th International forum on strategic technology, June 1–3, 2016, Novosibirsk, Russia: proceedings of IFOST-2016. – Novosibirsk, 2016. – Pt. 1. – P. 66–68. – doi: 10.1109/IFOST.2016.7884190.
  25. Loktionov A., Gaar N. Influence of technological parameters of high-precision plasma cutting on the position of the anode spot on the cut edge // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 788: Actual Problems and Decisions in Machine Building. – P. 46–51. – doi: 10.4028/www. scientifics.net/AMM.788.46.
  26. Рахимянов Х.М., Гаар Н.П., Локтионов А.А. Технологические возможности схемы HiFocus тонкоструйной плазменной резки в обработке конструкционных сталей // Жизненный цикл конструкционных материалов (от получения до утилизации): материалы докладов 7 Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, Иркутск, 26–28 апреля 2017 г. – Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2017. – С. 38–43.
  27. Развитие российской металлургии в 2014 году по состянию на 27.02.2015 г.: отраслевой отчет [Электронный ресурс] / Аналитический центр «Национальное Рейтинговое Агентство». – 2015. – URL: http://www.ancentre.ru/sites/default/files/analytics_files/metallurg_2014.pdf (дата обращения: 11.05.2018).
  28. Об утверждении Стратегии развития черной металлургии России на 2014–2020 годы и на перспективу до 2030 года и Стратегии развития цветной металлургии России на 2014–2020 годы и на перспективу до 2030 года: Приказ Минпромторга России от 05.05.2014 № 839 [Электронный ресурс] // КонсультантПлюс. – 2014. – URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_165502/ (дата обращения: 11.05.2018).
  29. Мартанус С.А. Перспектива обнадеживает // Уральский рынок металлов. – 2012. – № 2 (167). – С. 28–31.
  30. ГОСТ 380–2005. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки. – М.: Стандартинформ, 2007. – 8 с.
  31. ГОСТ 5582–75 Прокат тонколистовой коррозионно-стойкий, жаростойкий и жаропрочный. Технические условия. – М: Стандартинформ, 2003. – 11 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».