Patterns of reverse-polarity plasma torches wear during cutting of thick rolled sheets

E. A. Sidorov; Сидоров Е. А.; A. V. Grinenko; Гриненко А. В.; A. V. Chumaevsky; Чумаевский А. В.; A. O. Panfilov; Панфилов А. О.; E. O. Knyazhev; Княжев Е. О.; A. V. Nikolaeva; Николаева А. В.; A. M. Cheremnov; Черемнов А. М.; V. E. Rubtsov; Рубцов В. Е.; V. R. Utyaganova; Утяганова В. Р.; K. S. Osipovich; Осипович К. С.; E. A. Kolubaev; Колубаев Е. А.

doi:10.17212/1994-6309-2024-26.3-149-162

Закономерности износа плазмотронов при плазменной резке толстолистового проката на токе обратной полярности

Авторы: Сидоров Е.А.¹, Гриненко А.В.¹, Чумаевский А.В.¹, Панфилов А.О.¹, Княжев Е.О.¹, Николаева А.В.¹, Черемнов А.М.¹, Рубцов В.Е.¹, Утяганова В.Р.¹, Осипович К.С.¹, Колубаев Е.А.¹
Учреждения:
Выпуск: Том 26, № 3 (2024)
Страницы: 149-162
Раздел: ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ
URL: https://journal-vniispk.ru/1994-6309/article/view/293457
DOI: https://doi.org/10.17212/1994-6309-2024-26.3-149-162
ID: 293457

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Во введении описаны особенности процесса плазменной резки различных металлов и сплавов с использованием плазмотронов с обратной полярностью и особенности резки толстолистового проката. Цель работы: исследование процесса износа плазмотронов, работающих на токе обратной полярности, при резке толстолистового проката алюминиевых и титановых сплавов. Методами исследования являются оптическая и растровая электронная микроскопия, съемка процесса резки и визуальный осмотр элементов плазмотрона после получения образцов. Результаты и обсуждение. В разделе показан внешний вид основных рабочих элементов плазмотрона после резки на различных режимах, приводивших как к стабильному и постепенному изнашиванию, так и к катастрофическому выходу плазмотрона из строя. Представлены результаты структурных исследований основных характерных зон сопел и электродов после резки. Проведенные исследования позволили установить основные причины выхода из строя рабочих элементов плазмотронов, работающих на токе обратной полярности. К причинам катастрофического выхода из строя плазмотронов относятся несоблюдение величины зазора между соплом и электродом и оплавление канала подачи газа в разрядную камеру. Износ сопел и электродов в стабильном режиме может быть интенсифицирован при нештатной работе пусковой дуги, наличии неточностей изготовления и превышении давления газа. В заключении сформулированы основные выводы по результатам проведенных исследований. Описан процесс износа электродов, сопел и корпусных элементов плазмотронов в процессе работы при высоких значениях мощности электрической дуги.

Ключевые слова

Плазменная резка, макроструктура, износ, сопло, электрод, зона термического влияния, плавление металла, параметры резки

Список литературы

Modeling of the polycrystalline cutting of austenitic stainless steel based on dislocation density theory and study of burr formation mechanism / J. Wen, L. He, T. Zhou [et al.] // Journal of Mechanical Science and Technology. – 2023. – Vol. 37 (6). – P. 2855–2870. – doi: 10.1007/s12206-023-0512-8.
Akkurt A. The effect of cutting process on surface microstructure and hardness of pure and Al 6061 aluminium alloy // Engineering Science and Technology, an International Journal. – 2015. – Vol. 18 (3). – P. 303–308. – doi: 10.1016/j.jestch.2014.07.004.
A virtual sensing approach for quality and productivity optimization in laser flame cutting / N. Levichev, A. Tomás García, R. Dewil, J.R. Duflou // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2022. – Vol. 121. – P. 6799–6810. – doi: 10.1007/s00170-022-09750-8.
Electrical arc contour cutting based on a compound arc breaking mechanism / G.-J. He, L. Gu, Y.-M. Zhu, J.-P. Chen, W.-S. Zhao, K.P. Rajurkar // Advances in Manufacturing. – 2022. – Vol. 10 (4). – P. 583–595. – doi: 10.1007/s40436-022-00406-0.
Optimizing process parameters of in-situ laser assisted cutting of glass–ceramic by applying hybrid machine learning models / J. Wei, W. He, C. Lin, J. Zhang, J. Chen, J. Xiao, J. Xu // Advanced Engineering Informatics. – 2024. – Vol. 62. – P. 102590. – doi: 10.1016/j.aei.2024.102590.
Laser cutting of aluminum alloys using pulsed radiation from a CO2 laser under conditions of an optical discharge in an argon jet / V.B. Shulyat’;ev, M.A. Gulov, E.V. Karpov, A.G. Malikov, K.R. Boiko // Bulletin of the Lebedev Physics Institute. – 2023. – Vol. 50 (suppl. 10). – P. S1075–S1078. – doi: 10.3103/S1068335623220116.
Influence of the parameters of chemical thermal treatment of copper slag particles on the quality of hydroabrasive cutting / G.V. Barsukov, M.F. Selemenev, T.A. Zhuravleva, I.N. Kravchenko, E.M. Selemeneva, O.V. Barmina // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. – 2023. – Vol. 52 (7). – P. 679–686. – doi: 10.1134/S1052618823070075.
Boulos M.I., Fauchais P., Pfender E. Plasma torches for cutting, welding and PTA coating // Handbook of Thermal Plasmas. – Cham: Springer, 2023. – doi: 10.1007/978-3-319-12183-3_47-2.
Sharma D.N., Kumar J.R. Optimization of dross formation rate in plasma arc cutting process by response surface method // Materials Today: Proceedings. – 2020. – Vol. 32. – P. 354–357. – doi: 10.1016/j.matpr.2020.01.605.
Shchitsyn V.Yu., Yazovskikh V.M. Effect of polarity on the heat input into the nozzle of a plasma torch // Welding International. – 2002. – Vol. 16 (6). – P. 485–487. – doi: 10.1080/09507110209549563.
Ilii S.M., Coteata M. Plasma arc cutting cost // International Journal of Material Forming. – 2009. – Vol. 2 (suppl. 1). – P. 689–692. – doi: 10.1007/s12289-009-0588-4.
An experimental analysis of cutting quality in plasma arc machining / M. Gostimirovic, D. Rodic, M. Sekulic, A. Aleksic // Advanced Technologies & Materials. – 2020. – Vol. 45 (1). – P. 1–8. – doi: 10.24867/ATM-2020-1-001.
Structural features and morphology of surface layers of AA2024 and AA5056 aluminum alloys during plasma cutting / A.V. Grinenko, E.O. Knyazhev, A.V. Chumaevskii, A.V. Nikolaeva, A.O. Panfilov, A.M. Cheremnov, L.L. Zhukov, A.V. Gusarova, P.S. Sokolov, D.A. Gurianov, V.E. Rubtsov, E.A. Kolubaev // Russian Physics Journal. – 2023. – Vol. 66. – P. 925–933. – doi: 10.1007/s11182-023-03025-9.
Structure Formation in Surface Layers of Aluminum and Titanium Alloys during Plasma Cutting / A.V. Chumaevskii, A.V. Nikolaeva, A.V. Grinenko, A.O. Panfilov, E.O. Knyazhev, A.M. Cheremnov, V.R. Utyaganova, V.A. Beloborodov, P.S. Sokolov, D.A. Gurianov, E.A. Kolubaev // Physical Mesomechanics. – 2023. – Vol. 26. – P. 711–721. – doi: 10.1134/S1029959923060103.
Отработка методики плазменной резки меди марки М1, алюминиевого сплава Д16Т и титанового сплава ОТ4-1 с использованием плазмотрона с обратной полярностью / В.Е. Рубцов, А.О. Панфилов, Е.О. Княжев, А.В. Николаева, А.М. Черемнов, А.В. Гусарова, В.А. Белобородов, А.В. Чумаевский, А.Н. Иванов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2022. – Т. 24, № 4. – С. 33–52. – doi: 10.17212/1994-6309-2022-24.4-33-52.
Влияние высокоэнергетического воздействия при плазменной резке на структуру и свойства поверхностных слоёв алюминиевых и титановых сплавов / В.Е. Рубцов, А.О. Панфилов, Е.О. Княжев, А.В. Николаева, А.М. Черемнов, А.В. Гусарова, В.А. Белобородов, А.В. Чумаевский, А.В. Гриненко, Е.А. Колубаев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2023. – Т. 25, № 4. – С. 216–231. – doi: 10.17212/1994-6309-2023-25.4-216-231.
Matushkina I., Anakhov S., Pyckin Yu. Design of a new gas-dynamic stabilization system for a metal-cutting plasma torch // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – Vol. 2094. – P. 042075. – doi: 10.1088/1742-6596/2094/4/042075.
Gariboldi E., Previtali B. High tolerance plasma arc cutting of commercially pure titanium // Journal of Materials Processing Technology. – 2005. – Vol. 160 (1). – P. 77–89. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2004.04.366.
Cinar Z., Asmael M., Zeeshan Q. Developments in plasma arc cutting (PAC) of steel alloys: a review // Jurnal Kejuruteraan. – 2018. – Vol. 30 (1). – P. 7–16. – doi: 10.17576/jkukm-2018-30(1)-02.
Kudrna L., Fries J., Merta M. Influences on plasma cutting quality on CNC machine // Multidisciplinary Aspects of Production Engineering. – 2019. – Vol. 2. – P. 108–117. – doi: 10.2478/mape-2019-0011.

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация

Закономерности износа плазмотронов при плазменной резке толстолистового проката на токе обратной полярности

Полный текст

Аннотация

Ключевые слова

Об авторах

Е. А. Сидоров

А. В. Гриненко

А. В. Чумаевский

А. О. Панфилов

Е. О. Княжев

А. В. Николаева

А. М. Черемнов

В. Е. Рубцов

В. Р. Утяганова

К. С. Осипович

Е. А. Колубаев

Список литературы

Дополнительные файлы