Определение оптимальных параметров резки стали 10Х12НВМФА
Серия испытаний по резке заданного сплава с целью экспериментального определения оптимальных параметров резки. Влияние давления технологического газа, кислорода на скорость резки и скорости реза на ширину реза. Построение серии графических зависимостей.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 30.05.2017 |
Размер файла | 164,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Определение оптимальных параметров резки стали 10Х12НВМФА
Д.В. Могилевский, Т.А. Литвинова,
Н.Н. Подрезов, Р.В. Пирожков
Разработка и промышленное освоение методов резки материалов, сочетающих высокие показатели, как по производительности процесса, так и по точности и качеству поверхностей реза, требуют применение новых перспективных методов разделения материалов, которым относится лазерная резка металлов.
Лазерная резка имеет ряд преимуществ: высокую производительность и степень автоматизации процесса, точность, возможность раскроя по сложному криволинейному контуру, чистоту поверхности реза, не требующую последующей механической обработки под сварку и сборку, позволяет получать узкие разрезы с минимальной зоной термического влияния; возникают минимальные временные (в процессе резки) и остаточные (после остывания) деформации. Лазерный луч сравнительно прост и легок в управлении [1].
С точки зрения практического применения, среди широкого диапазона возможных режимов лазерной резки наибольший интерес представляют область качественных резов и максимальной производительности и, реже, область максимальной производительности при любом качестве реза. Для этого следует провести правильный подбор режимов резки. Одним из путей подбора является проведение экспериментальных исследований данного процесса.
В качестве разрезаемого материала использовали теплостойкую хромистую деформируемую сталь 10Х12НВМФА, которая широко применяется в авиастроении. Актуальность выбора этой стали определяется тем, что до настоящего времени не были подобраны оптимальные параметры резки.
Для резки металлов применяют технологические установки на основе твердотельных Nd: YAG - и газовых СО2- лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах излучения. Следует отметить, что предпочтение перед другими неодимсодержащими средами (Nd: GGG,YAP,GSGG,YLF и т.д.) отдается кристаллам YAG: Nd, обладающим наиболее оптимальным на данный момент сочетанием термооптических, технологических и экономических показателей [2].
Размеры пятна нагрева можно изменять с помощью фокусировки луча лазера относительно поверхности детали. Возможности изменения размеров пятна излучения достаточно велики, как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения. Форма пятна нагрева и распределение плотности мощности излучения по пятну нагрева зависят от типа лазера и режима генерации, а также от оптической системы лазерной установки [3]. Сравнительно простое управление лазерным излучением позволяет осуществить лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных заготовок с высокой степенью автоматизации процесса [4].
Скорость резки металла определяет производительность лазерных технологических установок, при этом существенным параметром является величина шероховатости боковой стенки реза Rz [5]. Функциональные зависимости параметры резки представлены на рисунке 1.
При варьировании давления технологического газа была получена зависимость скорости резки Vp от давления технологического газа (кислорода) Ро, превалирующим параметром оценки качества резки при этом, является величина шероховатости поверхности реза. Исходя из этих данных, было принято решение изучить влияние скорости резки на шероховатость боковой поверхности реза.
а)
б)
Рис. 1. Функциональные зависимости параметров резки: а - зависимость скорости резки Vp от давления технологического газа (кислорода) Ро; б - зависимость шероховатости реза Rz от скорости резки Vp.
Проанализировав их, можно сказать, что при увеличении давления кислорода Ро до 0,3 - 0,4 МПа увеличивается и скорость резки. Но при дальнейшем возрастании давления технологического газа (кислорода) Ро скорость стабилизируется, а затем и несколько снижается. Увеличение скорости резки Vp связано с возрастанием воздействия струи газа в зоне обработки, что ведет к более интенсивному уносу продуктов реакции горения стали и, как результат, к усилению экзотермической реакции. Основная часть известных из литературы моделей [6-11] механизмов лазерной резки рассматривает удаление слоя расплава, стабильно перемещающегося под действием тангенциального потока вспомогательного (режущего) газа. рез сплав давление кислород
Последующее снижение скорости резки Vp с увеличением давления Ро связано с образованием скачка уплотнения и снижением, в связи с этим, скорости потока газа и кинетической энергии струи. Поэтому для повышения производительности оптимальное давление Ро было установлено равным 0,5 МПа.
При увеличении скорости резки Vp шероховатость реза снижается, что связано с уменьшением времени термического влияния. Потому оптимальное значение скорости резки Vp, которое удовлетворяет требуемому качеству к поверхности реза, было установлено 700 мм/мин.
а)
б)
Рис.2. Функциональные зависимости параметров резки: а - зависимость ширины реза b от скорости резки Vp; б - зависимость шероховатости реза Rz от давления технологического газа (кислорода) Ро.
Проанализировав графики, можно сказать, что при увеличении скорости резки Vp ширина реза b уменьшается. Это связано с уменьшением времени термического влияния на металл. А при увеличении давления технологического газа (кислорода) Ро шероховатость реза Rz увеличивается, т.к. изменяются газодинамические параметры потока. Поэтому оптимальное значение скорости резки Vp, которое удовлетворяет требуемому качеству к поверхности резаи не уступает в производительности, было установлено 700 мм/мин, а давление технологического газа (кислорода) Ро =0,5 МПа.
а)
б)
Рис. 3. Функциональные зависимости параметра резки: а - зависимость скорости резки Vp от силы тока накачки I; б - зависимость ширины зоны термического влияния b от давления технологического газа (кислорода) Ро.
Проанализировав графики, можно сказать, что скорость резки Vp увеличивается при увеличении силы тока накачки I, т.к. увеличивается энергия в импульсе. Но при дальнейшем возрастании силы тока накачки I скорость резки Vpстабилизируется, т.к. энергия в импульсе не возрастает. Это происходит из-за перегрева активных элементов, который может привести к их разрушению. При увеличении давления технологического газа (кислорода) Ро ширина зоны термического влияния b уменьшается. Это связано с уменьшением времени термического влияния на металл.
Заключение. Была проведена серия испытаний по резке заданного сплава 10Х12НВМФА с целью экспериментального определения оптимальных параметров резки. Также были проведены исследования по определению влияния технологического газа (кислорода) на скорость резки, определено влияние скорости реза на ширину реза. Исходя из результатов экспериментов, была построена серия графических зависимостей.
В результате экспериментальных исследований были определены оптимальные параметры резки,кроме того экспериментально определено оптимальное давление технологического газа (кислорода) Ро = 0,5 МПа.
Литература
1. Бузало Н.А., Гайджуров П.П., Кожихов А.Г. Исследования сжатых перфорированных стоек и совершенствование их конструктивной формы [Электронный ресурс]// "Инженерный вестник Дона", 2009, №2. - Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n2y2009/129 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз.рус.
2. Алексеева В.А., Лукин А.В., Гагарский С.В., Сибирев М.Ю., Ханков С.И. Температурная зависимость энергетических параметров лазеров на основе неодимсодержащих кристаллов [Текст]// Квантовая электроника, волновая оптика и лазерные технологии. Научно-технический вестник СПб ГИТМО (ТУ), 2001. - №4. - С. 5 - 16.
3. Шигаев М.В., Евдокимов С.В., Истомина Т.В., Сафронов А.И., Левин Ю.Ю., Ерофеев В.А. Обоснование использования метода импульсной лазерной сварки на производстве систем доставки коронарных стентов [Электронный ресурс] // "Инженерный вестник Дона", 2011, №4. Режим доступа: http: //ivdon.ru/magazine/archive/n4y2011/518 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз.рус.
4. Вейко В.П. Лазерные технологии в микроэлектронике. Изд. Болгарской Академии Наук. 1991. С. 205-222.
5. Стрельцов А.П., Петровский В.Н. Выбор параметров лазера для качественной резки [Текст]// Ритм. Специализированный журнал, 2007. - №2. - С.44 - 45.
6. LIA Handbook of Laser Materials Processing 20, J.F. Ready, D.F. Farson, Ed., Laser Institute of America, 2001.
7. E. Abdulhadi, J.M. Pelletier, M. Lambertin, Lasers inEngineering 7, p.39-55, 1998.
8. D. Schuocker "Ind. Las. Handbook", Ed. D. Belforte & M.Levitt, Penwell, Tulsa, OK, p.65-79, 1987.
9. M. Vicanek, G. Simon, H.M. Urbassek, I. Decker, J.Phys.D: Appl.Phys., 20, p.140-145, 1987.
10. P. Sforza, V. Santecesaria. Proc.SPIE, 2207, p.836-847, 1994.
11. Григорьянц А.Г., Соколов А.А.. Лазерная резка металлов. М., Высшая школа, 127 с., 1988.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Технологический процесс реза в агрегате поперечной резки. Разработка контроля мерного реза для оптимизации работы стана и модуля расчета момента времени срабатывания ножниц. Выбор технических средств автоматизации. Структура и состав службы КИПиА.
курсовая работа [399,8 K], добавлен 23.06.2012Характеристика и область применения листовой стали марки 20А. Рассмотрение сварочных материалов. Выбор режима кислородной резки стали марки 20А толщиной 8 мм. Описание преимуществ кислородной резки. Основные требования к газорезчику и оборудованию.
курсовая работа [448,3 K], добавлен 17.11.2015Общие сведения и применение лазеров. Биография первооткрывателя лазера в СССР Александра Михайловича Прохорова. Режимы лазерной резки металлов. Механизмы газолазерной резки. Технология лазерной резки, ее достоинства и недостатки. Кислородная резка стали.
презентация [1,1 M], добавлен 14.03.2011Возникновение и развитие сварки и резки металлов. Понятие, сущность и классификация способов дуговой резки. Рабочие инструменты, используемые при резке металлов. Организация рабочего места сварщика. Техника безопасности труда при дуговой сварке и резке.
курсовая работа [508,4 K], добавлен 25.01.2016Воздушно-плазменная резка металлов и сплавов, ее физическая основа, достоинства метода. Схемы плазмообразования, описание оборудования и отличительные особенности этого вида резки. Параметры, влияющие на скорость резки. Расчет экономической эффективности.
доклад [713,0 K], добавлен 08.12.2010История развития и технология кислородной резки. Режимы и техники ручной резки листового проката. Свойства зоны термического влияния при резке, деформации зоны нагрева. Электрическая дуга и ее применение в сварочных работах. Эксплуатация оборудования.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 12.05.2015Характеристика оборудования для газопламенной резки и сварки. Использование редукторов для понижения давления газа, отбираемого из баллонов (газопровода). Функции кислородного резака. Сварочные рукава, вентили для баллонов. Дополнительное оборудование.
презентация [926,5 K], добавлен 04.04.2019Обработка металла посредством нагрева (термическая резка). Процесс кислородной резки, применяемые материалы. Оборудование и аппаратура для газокислородной резки. Механизация процесса и контроль качества резки. Организация безопасных условий труда.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 14.06.2011Обзор аналогов автоматической линии поперечной резки рулонной стали. Анализ валковой подачи. Расчет силовых гидроцилиндров подачи валковой, гидропривода поворота валков подающих. Конструкция гидравлического цилиндра и ее экономическая эффективность.
дипломная работа [4,1 M], добавлен 04.04.2011Разработка технологического процесса изготовления прессованного профиля ПК-346 из сплава АД1. Расчет оптимальных параметров прессования и оборудования, необходимого для изготовления заданного профиля. Описание физико-механических свойств сплава АД1.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.05.2012История разработки технологии лазерной сварки и резки металлов. Назначение и принцип работы широкоуниверсальных компактных лазерных машин серии МЛК4. Состав установки МЛК4-1. Технические параметры координатных столов. Габаритные размеры и масса машины.
реферат [503,1 K], добавлен 05.01.2014Обзор существующего оборудования в полиграфии. Правила выбора оптимальных параметров и технических характеристик станка для послепечатной обработки бумаги; подсчет его экономической эффективности. Основы охраны труда и техники безопасности на предприятии.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 27.11.2013Описание устройства и принципа действия установки для резки проволоки, ее расчет на прочность, выбор привода и валов, исследование напряженно-деформируемого состояния. Разработка технологии изготовления приводного вала, расчет и обоснование затрат.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 09.12.2016Основные дефекты металла при резке и методы их устранения. Расчет и проектирование привода тянущего ролика. Проектировочный расчет зубчатых передач. Расчет шпонок и шлицевых соединений. Определение нагрузочных и скоростных параметров гидродвигателя.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 20.03.2017Анализ работы самоходной тележки для подачи рулонов на агрегат продольной резки. Кинематическая схема привода. Расчет вала приводного ската. Разработка узлов агрегата продольной резки. Технологический процесс изготовления детали "Звездочка-ведущая".
дипломная работа [904,8 K], добавлен 20.03.2017Уточнение формулы по определению безразмерного коэффициента трения применительно к оптимизации конструктивных параметров режущей головки установки гидроабразивной резки. Безразмерный коэффициент формы местного сопротивления. Условие неразрывности потока.
статья [102,4 K], добавлен 26.02.2016Проектирование привода механизма натяжения стальной полосы агрегата продольной резки. Разработка и описание кинематической схемы привода. Выбор насосной установки гидропривода, определение потерь давления в трубопроводах исполнительного гидродвигателя.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 09.11.2016Классификация процессов термического способа резки металлов. Автоматизация переносной машины для поперечной резки труб "Сателлит-24В" фирмы ООО "Фактор". Математическая модель объекта двигателя постоянного тока как объект регулирования частоты вращения.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 28.01.2015Анализ традиционных методов резки изделий из стекла: механическая, гидроабразивная. Приемы лазерной резки, их сравнение: скремблирование, термораскалывание. Принципы выбора лазера и его обоснование. Щелевой СО2 – лазер и волоконный, их главные функции.
курсовая работа [896,7 K], добавлен 14.05.2015Анализ технологичности конструкции детали "кронштейн". Определение основных размеров и формы заготовки. Расчет оптимального раскроя материала. Выбор способа резки листа, расчет усилия резки. Выбор ножниц и пресса. Пробивка отверстий и обрезка фланца.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 07.04.2016