Проект установки плазменной резки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Описание станка

2. Описание узлов станка

4. Описание режущего инструмента

5. Плазменная обработка в сравнении лазерной и гидроабразивной

6. Номенклатура обрабатываемых деталей

Курсовая работа 22 с., 2 рис., 3 источника.

ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ, ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ ГИДРОАБРАЗИВНОЙ РЕЗКИ, ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ И ИХ СРАВНЕНИЕ, ПРИМЕРЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЕНИЕ ДАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ, ОБЩИЙ ВИД СТАНКА.

Объектом исследования является станок плазменной резки модели MultiCam 1-103P.

Цель работы - знакомство с теорией, изучение технологического процесса, дальнейшее применение полученных знаний.

В езультате исследования изучения, технические характеристики, разновидности обработки, экономический вопрос выгоды данных методом обработки.

Данная исследовательская работа в области станкостроения позволит узнать об установке и технологии плазменной резки. Резка металлов - проблема, с которой приходится сталкиваться и в цеху, и на стройплощадке, и в мастерской. Простые решения вроде автогена устроят многих, но не всех. Если объем работ по резке металла большой, а требования к качеству реза высоки, то стоит подумать об использовании аппарата плазменной резки (плазмореза).Первые установки и аппараты плазменной резки появились более полувека назад, но широкому кругу мастеров они стали доступны только в последние два десятилетия. В связи с развитием техники плазма нашла широкое применение в промышленности, точнее в обработке различных материалов и сплавов . Это связанно с многими достоинствами данной технологии перед другими видами обработками резанием. В наше время появляется много труднообрабатываемых керамических, композиционных, тугоплавких и других материалов, поэтому многим заводам и предприятиям, занимающимся ответственной продукцией, приходиться применять нетрадиционные методы обработки.

* получать дальнейшее профессиональное образование в области, выбранной будущим специалистом.

* успешно решать разнообразные задачи научно- технического характера, а также задачи, связанные с созданием и проектированием новой техники и новых технологий.

* самостоятельно использовать современные информационные и образовательные технологии в целях получения новой информации, необходимой для дальнейшей работы в производственной и научной деятельности.

При выполнении данной курсовой работы вырабатывается системный подход к исследуемым явлениям и процессам, развивается творческое и креативное мышление, формируется умение самостоятельно анализировать и развивать новые идеи.

Плазма - частично или полностью ионизированный газ, образованный из нейтральных атомов (или молекул) и заряженных частиц (ионов и электронов). Важнейшей особенностью плазмы является ее квазинейтральность, это означает, что объемные плотности положительных и отрицательных заряженных частиц, из которых она образована, оказываются почти одинаковыми. Плазма иногда называется четвёртым (после твёрдого, жидкого и газообразного) агрегатным состоянием вещества.

Слово «ионизированный» означает, что от электронных оболочек значительной части атомов или молекул отделён по крайней мере один электрон. Слово «квазинейтральный» означает, что, несмотря на наличие свободных зарядов (электронов и ионов), суммарный электрический заряд плазмы приблизительно равен нулю. Присутствие свободных электрических зарядов делает плазму проводящей средой, что обуславливает её заметно большее (по сравнению с другими агрегатными состояниями вещества) взаимодействие с магнитным и электрическим полями. Четвёртое состояние вещества было открыто У. Круксом в 1879 году и названо «плазмой» И. Ленгмюром в 1928 году, возможно из-за ассоциации с плазмой крови.

Плазменная резка -- вид плазменной обработки материалов, при котором в качестве режущего инструмента вместо резца используется струя плазмы.

Между электродом и соплом аппарата, или между электродом и разрезаемым металлом зажигается электрическая дуга. В сопло подаётся газ под давлением в несколько атмосфер, превращаемый электрической дугой в струю плазмы с температурой от 5000 до 30000 градусов и скоростью от 500 до 1500 м/с. Толщина разрезаемого металла может доходить до 200 мм. Первоначальное зажигание дуги осуществляется высоковольтным импульсом или коротким замыканием между форсункой и разрезаемым металлом. Форсунки охлаждаются потоком газа (воздушное охлаждение) или жидкостным охлаждением. Воздушные форсунки как правило надежнее, форсунки с жидкостным охлаждением используются в установках большой мощности и дают лучшее качество обработки.

Плазменная резка - это возможность автоматизации процессов; доступные цены на оборудование;

Различают две схемы

При плазменно-дуговой резки дуга горит между наплавляющимся электродом и разрезаемым металлом (дуга прямого действия). Столб дуги совмещён с высокоскоростной плазменной струёй, которая образуется из поступающего за счёт его нагрева и ионизации под действием дуги. Для разрезания используется энергия одного из приэлектродных пятне дуги, плазмы столба и вытекающего из него факела. При резке плазменной струёй дуга горит между электродом и формирующим наконечником плазматрона, а обрабатываемый объект не включён в электрическую цепь (дуга косвенного действия).

Часть плазмы столба дуги выносится из плазматрона в виде высокоскоростной плазменной струи, энергия которой и используется для резания.

Плазменно-дуговая резка более эффективна и широко применяется для резки металлов. Резка плазменной струёй используется реже и преимущественно для обработки неметаллических, поскольку они не обязательно должны быть электропроводными.

Какие преимущества в работе дает аппарат или станок плазменной резки металла в работе

5. НИЗКИЙ уровень загрязнения окружающей среды. Касательно экономической стороны вопроса, то совершенно очевидно, что при больших объемах работ плазменная резка выгоднее той же кислородной или, например, механической. В остальных же случаях нужно учитывать не материалы, а трудоемкость использования. Например, сделать фигурный рез в толстом листе недолго и автогеном, но может потребоваться продолжительная шлифовка краев.

НЕДОСТАТКИ:

Ну а теперь поговорим о недостатках. Первый из них - относительно скромная максимально допустимая толщина реза, которая даже у мощных аппаратов редко превышает 80-100 мм. В случае же с кислородной резкой максимально допустимая толщина реза для стали и чугуна может достигать 500 мм.

Следующий недостаток метода - довольно жесткие требования к отклонению от перпендикулярности реза. В зависимости от толщины детали угол отклонения не должен превышать 10-50°. При выходе за эти пределы наблюдается значительное расширение реза и, как одно из следствий, быстрый износ расходных материалов.

Наконец, сложность рабочего оборудования делает практически невозможным одновременное использование двух резаков, подключенных к одному аппарату, что с успехом применяется при резке штучным электродом.

Принцип работы плазмореза

Сопло - важнейший элемент, определяющий возможности плазмотрона. При плазменной резке применяются сопла небольшого (до 3 мм) диаметра и большой (9-12 мм) длины. От размера диаметра сопла плазмотрона зависит

количество воздуха, которое способен пропустить плазмотрон, этот параметр необходимо учитывать при подборе компрессора. Это также влияет на ширину реза и охлаждение плазмотрона. Что касается длины, то чем она больше, тем выше качество реза. Однако чрезмерное увеличение этого параметра ведет к снижению надежности работы и быстрому разрушению сопла. Считается, что длина канала должна быть больше диаметра в 1,5-1,8 раза.

Электродом (катодом) внутри плазматрона служит металлический стержень - другие конструкции в недорогих аппаратах не применяются. То же можно сказать и о материале: разновидностей изобилие, но массово используется лишь электрод из гафния.

1. Описание станка

Особая сложность задачи заключалась в разработке жесткой и надежной платформы с великолепными характеристиками резания. Полученные результаты говорят сами за себя. Для изготовителей систем вентиляции и любых других изделий, которым необходима производительность, качество и невысокая стоимость станка плазменной резки с ЧПУ, идеальным решением являются машины V-серии от MultiCam

2. Описание узлов станка

Ходовой винт диаметром 12,7 мм изготовлен из нержавеющей стали. Блок крепления с двойными шариковыми подшипниками и латунная гайка позволяют работать с большими осевыми нагрузками

Они изолированы от окружающей среды, а катящийся контакт между колесом и путем отметает мусор в сторону

Система двигателя

Шестерни изготовлены из высокоуглеродистого стального сплава, поверхностно закалены и отшлифованы, что гарантирует минимальный 0уровень люфта и максимально длительный срок службы.

3. Технические характеристики станка V-Cерия

· Просвет по оси Z: 66 мм;

· Ход по оси Z: 88 мм;

· Точность резки: +/- 0.025 мм;

· Максимальная скорость резки: 338 мм/с;

· Скорость свободного перемещения: 508 мм/с;

· Система привода по осям X, Y и Z: шестерня-рейка;

· Стандартная рабочая поверхность: стальные ребра;

· Параметры стола: 3000х1500 мм.

· Максимальная толщина резки: 12 мм;

4. Источники воздушной плазменной резки Hypertherm Powermax

Максимальная производительность: Высокие скорости резки: скорость резки низкоуглеродистой стали толщиной 12 мм на 250 % выше по сравнению с аналогичным показателем для кислородной резки. Превосходное качество резки и строжки позволяет сократить время, затрачиваемое на шлифование на подготовку краев. Простота использования для резки и строжки с Powermax

Технология Smart Sense™ обеспечивает автоматическую корректную установку давления воздуха в зависимости от длинны резка и режима эксплуатации. плазменный резка станок обработка

Широкий диапазон допустимых отклонений напряжения обеспечивает

повышенную производительность при использовании двигателя?генератора

или низковольтного питания. Улучшенный защитный экран снижает образование окалины и обеспечивает более плавную контактную резку с лучшими результатами.

Лазерная резка - технология резки и раскроя материалов, использующая лазер высокой мощности и обычно применяемая на промышленных производственных линиях. Сфокусированный лазерный луч обеспечивает высокую концентрацию энергии и позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств. В процессе резки, под воздействием лазерного луча материал разрезаемого участка плавится, возгорается, испаряется или выдувается струей газа. При этом можно получить узкие резы с минимальной зоной термического влияния. Лазерная резка отличается отсутствием механического воздействия на обрабатываемый материал, возникают минимальные деформации, как временные в процессе резки, так и остаточные после полного остывания. Вследствие этого лазерную резку, даже легкодеформируемых и нежестких заготовок и деталей, можно осуществлять с высокой степенью точности. Благодаря большой мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса в сочетании с высоким качеством поверхностей реза. Легкое и сравнительно простое управление лазерным излучением позволяет осуществлять лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных деталей и заготовок с высокой степенью автоматизации процесса.

1) высокая стоимость оборудования;

2) термическое воздействие на материал в зоне реза со всеми вытекающими; неблагоприятными последствиями

3) ограничение перечня и диапазона толщин подвергающихся резке; материалов

4) невозможность резки светоотражающих или светопропускающих; материалов

5) высокий расход энергии;

6) высокая стоимость обслуживания и ремонта;

7) выделение вредных газов и испарений в процессе резки;

Гидроабразивная резка - Единственный вид резки, технология которой предусматривает использование воды. Гидроабразивная резка основана на обработке материала сильной струей воды с абразивными частицами, скорость которой может составлять до 900 м/мин благодаря микроотверстиям размером всего 0,2 мм. В этом и состоит секрет превращения энергии, при котором кинетика струи переходит в механическую силу резки материала.

1) низкая температура в зоне рабочего процесса (в пределах 90`C);

2) возможность полностью автоматизировать операции;

3) возможность обработки листовых материалов толщиной до 230 мм;

4) идеальный результат резки деталей;

5) отсутствие деформаций кромки и всей заготовки, изменений в структуре материалов, выгорания легирующих элементов;

6) возможность пакетной обработки тонколистовых материалов, что позволяет уменьшить холостые ходы режущего элемента;

7) гарантия сохранения рабочих характеристик обрабатываемого материала;

8) отсутствие необходимости в дополнительной обработке мест разреза;

9) чистота разреза без продуктов пригорания и оплавления;

10) безвредность и безопасность процесса, соответствующего всем экологическим нормам;

11) отсутствие опасности взрывов и возгораний.

2)низкая скорость обработки тонколистовой стали;

3) высокая потребность в расходных материалах (абразиве).

5. Номенклатура обрабатываемых деталей

Станок с ЧПУ плазменной резки используется на производственных предприятиях для изготовления деталей или обработки заготовок. ЧПУ означает числовое программное управление. Станок работает по заданной программе с минимальным участием оператора, что максимально исключает человеческий фактор на производстве и увеличивает производительность в разы. Качество реза машинным аппаратом идеально, не требуется дополнительная обработка кромок. А самое главное -фигурные резы и исключительная точность. Достаточно ввести в программу схему реза и аппарат может выполнить любую замысловатую фигуру с идеальной точностью.

Источник питания для плазмореза подает на плазмотрон определенную силу тока. Может представлять собой трансформатор или инвертор. Трансформаторы более увесисты, потребляют больше энергии, но зато менее чувствительны к перепадам напряжения, и с помощью них можно разрезать заготовки большей толщины. Инверторы легче, дешевле, экономнее в плане энергопотребления, но при этом позволяют разрезать заготовки меньшей толщины. Поэтому их используют на маленьких производствах и в частных мастерских. Также КПД инверторных плазморезов на 30 % больше, чем у трансформаторных, у них стабильнее горит дуга. Пригождаются они и для работы в труднодоступных местах. Плазмотрон или как его еще называют «плазменный резак» является главным элементом плазмореза. В некоторых источниках можно встретить упоминание плазмотрона в таком контексте, что можно подумать будто «плазмотрон» и «плазморез» идентичные понятия. На самом деле это не так: плазмотрон - это непосредственно резак, с помощью которого разрезается заготовка. Основными элементами плазменного резака/плазмотрона являются сопло, электрод, охладитель/изолятор между ними и канал для подачи сжатого воздуха. Компрессор для плазмореза необходим для подачи воздуха. В аппаратах плазменной резки используется сжатый воздух, и для создания плазмы, и для охлаждения. Кабель-шланговый пакет соединяет источник питания, компрессор и плазмотрон. По электрическому кабелю подается ток от трансформатора или инвертора для возбуждения электрической дуги, а по шлангу идет сжатый воздух, который необходим для образования плазмы внутри плазмотрона.

В работе был изучен станок MultiCam V-серии модели 1-103P, его технические характеристики, область применения, номенклатура обрабатываемых деталей и заготовок, показатели качества реза, сравнение технологии плазменной резки с гидроабразивной и лазерной резкой. Познакомлен с разновидностью плазменной обработки.

1. Носенко В.А. Даниленко М.В. Физико-химические методы обработки материалов, 2012. -195 с.

2. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки [Текст] / Под общ. ред. В.А. Волосатова. - Л:. Машиностроение , 1988. -719 с.

3. Схиртладзе А.Г. Технологические процессы в машиностроении [Текст] : учебник / А.Г. Схиртладзе. - М:. Высшая школа, 207. -927 с.

Размещено на Allbest.ru