Microgeometry formation of the cut during high-precision plasma cutting of aluminum and copper alloys

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The problems of the cut microgeometry formation during aluminum and copper alloys high-precision plasma cutting, which is a promising technology for blank production, are considered. Experimental studies were conducted on samples of aluminum A5M and copper M1 made of a sheet metal with a thickness of 3 mm and 2 mm, respectively. As technological scheme for cutting aluminum alloy a Hi-Focus mode with current I = 35 A at the processing speed V = 1.2 m / min is used. To study the characteristics of cutting copper alloy the Hi-Focus technological scheme, designed for cutting carbon steels, mode with current I = 35 A at a processing speed V = 1.5 m / min. The formation of the surface morphology of the aluminum cutting process is defined as the interaction of the plasma arc column with the material being treated, and the deposition portion of the melt at the bottom of the cut. This is explained by a lack of efficiency of gasdynamic flows to completely remove the product of melt from the channel the cut due to the high kinematic viscosity of the material being processed. It is shown that the deposition of the melt on the cut surface deteriorates the microgeometry forming roughness Ra = 12.1 microns. High kinematic viscosity of aluminum does not exclude burr formation on the edges of the cut. When high-precision plasma cutting copper surface morphology of the cut is uniform in character without any traces of deposition of melt. With regular character of the surface topography of cut it reaches its roughness values Ra = 5.98 microns. Formation of the channel cut copper is not accompanied by the formation of burr at its edges.

About the authors

Kh. M Rakhimyanov

Novosibirsk State Technical University

Email: kharis51@mail.ru
20, K. Marks prospect, Novosibirsk, 630073, Russian Federation

A. Kh Rakhimyanov

Novosibirsk State Technical University

Email: centerfht@mail.ru
20, K. Marks prospect, Novosibirsk, 630073, Russian Federation

K. Kh Rakhimyanov

Novosibirsk State Technical University

Email: backtof79@mail.ru
20, K. Marks prospect, Novosibirsk, 630073, Russian Federation

References

  1. Григорьянц А.Г., Соколов А.А. Лазерная резка металлов. - М.: Высшая школа, 1988. - 127 с. - ISBN 5-06-001252-2.
  2. Забелин А.М., Оришич А.М., Чирков А.М. Лазерные технологии машиностроения: учебное пособие / Новосибирский государственный университет. - Новосибирск: [б. и.], 2004. - 142 с.
  3. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.
  4. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки: учебное пособие для вузов / под ред. А.Г. Григорьянца. - 2-е изд., стер. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 664 с. - ISBN 5-7038-2701-9.
  5. Полевой Г.В., Сухинин Г.К. Газопламенная обработка металлов: учебник для среднего профессионального образования. - М.: Академия, 2005. - 336 с. - ISBN 5-7695-1604-6.
  6. Быховский Д.Г. Плазменная резка. - Л.: Машиностроение, 1972. - 167 с.
  7. Васильев К.В. Плазменно-дуговая резка - перспективный способ термической резки // Сварочное производство. - 2002. - № 9. - С. 26-28.
  8. Васильев К.В. Воздушно-плазменная резка. - М.: Машиностроение, 1976. - 482 с.
  9. Васильев К.В. Современные задачи и перспективы развития плазменно-дуговой резки // Материалы международной специализированной выставки-конгресса «Электротехнологии XXI века» (ЭЛТЕХ-2001). - СПб., 2001. - С. 27-29.
  10. Шманев В.А., Шулепов А.П., Мещеряков А.В. Струйная гидроабразивная обработка деталей ГТД. - М.: Машиностроение, 1995. - 144 с. - ISBN 5-217-01779-1.
  11. Серикова Е.В. Гидроабразивный метод резки материалов // Строительные и дорожные машины. - 2006. - № 2. - С. 27-29.
  12. Моргунов Ю.А., Федотов А.А., Швычков Д.В. Применение гидроабразивной резки при обработке сложнопрофильных поверхностей деталей // Применение гидроабразивной резки при обработке сложнопрофильных поверхностей деталей: материалы 65 Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров (ААИ) «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров» Международного научного симпозиума «Автотракторостроение-2009». - М., 2009. - Т. 7. - С. 170-173.
  13. Чиеу К.Ф. 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.
  14. Kirkpatrick I. High definition plasma-an alternative to laser technology // Aircraft Engineering and Aerospace Technology. - 1998. - Vol. 70, iss. 3. - P. 215-217. - doi: http://dx.doi.org/10.1108/00022669810370349.
  15. Локтионов А.А., Захаров В.В. Тонкоструйная плазменная резка как эффективная технология в заготовительном производстве // Наука. Технологии. Инновации: материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых, 2-4 декабря 2011 г.: в 6 ч. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011. - Ч. 2. - С. 29-30.
  16. Рахимянов Х.М., Локтионов А.А. Повышение эффективности листового раскроя в заготовительном производстве // Ползуновский альманах. - 2012. - № 1. - С. 158-159.
  17. ISO 9013: 2002. Резка тепловая. Классификация резов, полученных тепловым способом. Геометрические характеристики изделий и допуски на характеристики. - М.: Стандартинформ, 2002. - 25 с. - (Стандарты Международной организации по стандартизации (ИСО)).
  18. Локтионов А.А. Оценка качества реза листовых материалов при тонкоструйной плазменной резке // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2013. - № 4 (61). - С. 86-91.
  19. Рахимянов Х.М., Локтионов А.А., Никитин Ю.В. Оценка геометрической точности реза листовых материалов при различных технологиях тонкоструйной плазменной резки // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2013. - № 3 (60). - С. 25-30.
  20. Рахимянов Х.М., Локтионов А.А. Точность формообразования при тонкоструйной плазменной резке металлических материалов и пути ее повышения // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2009. - № 4 (45). - С. 31-32.
  21. Рахимянов Х.М., Локтионов А.А. Анализ погрешностей формообразования при тонкоструйной плазменной резке металлических материалов // Современные проблемы в технологии машиностроения: Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения профессора Муханова И.И.: сборник трудов. - Новосибирск, 2009. - С. 151-153.
  22. Моделирование процессов тонкоструйной плазменной резки для обеспечения точности формирования криволинейных контуров / Х.М. Рахимянов, А.И. Журавлев, А.А. Локтионов, А.Х. Рахимянов // Научный вестник НГТУ. - 2009. - № 4 (37). - С. 123-134.
  23. Рахимянов Х.М., Рахимянов А.Х., Лунин С.В. Моделирование тепловых процессов тонкоструйной плазменной резки // Инновации в машиностроении: труды 2 Международной научно-практической конференции, Кемерово, 6-8 октября 2011 г. - Кемерово, 2011. - С. 161-165.
  24. Рахимянов А.Х., Красильников Б.А. Технологические особенности плазменного раскроя алюминиевых сплавов // Инновации в машиностроении - основа технического развития России: материалы VI Международной научно-технической конференции, 23-26 сентября 2014 года / под ред. А.Г. Суслова, А.М. Маркова. - Барнаул, 2014. - Ч. 2. - С. 71-77.
  25. Рахимянов А.Х. Тонкоструйная плазменная резка медных сплавов // Инновации в машиностроении - основа технического развития России: материалы VI Международной научно-технической конференции / под ред. А.Г. Суслова, А.М. Маркова. - Барнаул, 2014. - Ч. 2. - С. 66-70.
  26. Рахимянов А.Х. Выбор технологических схем и оптимизация режимов тонкоструйной плазменной резки конструкционных сталей // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2014. - № 2 (63). - С. 46-55.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a 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».