Способ резки

 

Изобретение относится к плазменно-механической обработке металлов и может быть использовано при резке толстостенных труб. Целью изобретения является снижение энергозатрат и повышение качества обработки путем исключения выплавления части металла заготовки и оплавления кромок заготовки. Первоначально вращающуюся заготовку нагревают плазменной струей, причем линейная скорость поверхности трубы выбирается из соотношения V=(P<SB POS="POST">N</SB><SP POS="POST">.</SP>D<SB POS="POST">N</SB>)/P<SB POS="POST">O</SB>, где D<SB POS="POST">N</SB> - диаметр плазменной струи, м

P<SB POS="POST">N</SB> - удельная мощность плазменной струи, Вт/м<SP POS="POST">2</SP>

P<SB POS="POST">0</SB> - удельная расчетная энергия, необходимая для достижения заданной температуры внешней поверхности, Втс/м<SP POS="POST">3</SP>. Нагрев осуществляют до 950-1450°С, а затем отрезку заготовки. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

;,,SU „„Jlll02Я! 0

А1

В 23 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВМ

P dp

Q, Р0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4369013/22-08 (22) 19.01.88

- (46) 30..10.90. Бкл. ¹ 40 (?1) Всесоюзный научно-исследовательс ский и проектно-технологический 1:.иститут горного машиностроения (72) Р.А.Болотов, А.Л.Бурцев и Е.Л.Коган (53) 621 ° 8-209 .3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 860936, кл. В 23 В 1/00, 1981. (54) СПОСОБ РЕЗКИ (57) Изобретение относится к плазменI но-механической обработке металлов и может. быть использовано при резке толстостенных труб. Целью изобретеИзобретение относится к плазменномеханической обработке металлов и мо жет быть использовано при резке толстостенных труб, Целью изобретения является снижение энергозатрат и повышение качества обработки труб путем исключения выплавления части металла заготовки и исключения оплавления кромок заготовки.

Способ осуществляют следующим образом.

В зависимости от толщины стенки трубы выбирают необходимую температуру поверхности трубы Т в пределах от 950 до 1450 С.

Определяют удельную расчетную энергию Р, необходимую для достижения выбранной температуры внешней поверхности трубы, из выражения

2 ния является снижение энергозатрат и повышение качества обработки путем . исключения выплавления части металла заготовки и оплавления кромок загоI товки. Первоначально вращающуюся заготовку нагревают плазменной струей, При :ем линейная скорость поверхности трубы выбирается из соотношения v = (Р„: d „)/Р, где д „ - диаметр плазменной струи, м, Р. — удельная мощность плазменной струи, Вт/м, Р удельная расчетная энергия, необходимая для достижения заданной температуры внешней поверхности, Вт с/м .

Harp ев ос уществляют до 950-1450 С, а затем отрезку заготовки. 1 табл.

9,То

D(. S„j где ф — теплопроводность металла, Вт/м .К;

D — толщина слоя металла, м; критерий Фурье;

Т вЂ” температура внешней поверхности. К . 8 О,() = 0,3333.

Затем обрабатываемую трубу приво- дят во вращение со скоростью (v), величину которой определяют исходя из зависимости: где v — линейная скорость внешней поверхности трубы, м/с;

d — диаметр плазменной струи, м;

02610

16

Р,„- удельная мощность плазменной струи, п ередаваемая металлу, Вт/м2 3

P — удельная расчетная энергия, необходимая для достижения заданной температуры внешней поверхности трубы, Вт с/м .

Механическую резку трубы осуществляют при достижении температуры разупрочнения металла срезаемого слоя

600-800 С за счет интенсивного отвода тепла внутрь трубы.

Предварительный нагрев внешней поверхности трубы плазменной струей до 950-1450 С и связь линейной скорости внешней поверхности трубы с параметрами плазменной струи соотношеPnd dn нием .v = — — — — — позволяет исключить

Р выплавление части металла, т.е. подогрев температуры выше 1500 С, что о экономично для резки труб по энергозатратам и, кроме того, обеспечивает высокое качество поверхности реза.

Для резки труб самым экономичным способом, т. е. при температуре разупрочнения металла 600-800 С, и с высоким качеством наиболее оптимальным является предварительный подогрев плазменной струей до 950-1450 С.

Для обеспечения заданной температуры предварительного подогрева (9501450 С) с минимальными энергозатратаии установлена зависииость линейной скорости внешней поверхности трубы с параметрами плазменной струи нагрев составляют 0,58 кВт.ч на 1 и нагреваемой поверхности и электрической мощности плазменной струи

12,5 кВт, а твердость обработанной поверхности — НКСэ

П р .и м е р 2. Трубу нагревают плазменной струей диаметром 5 10 м с удельной мощностью 51 10 Вт/м до температуры внешней поверхности о

1250 С за время 96 с со скоростью

1,1 м/с, затем плазменную струю отключают, доводят температур срезаемоо

ro слоя до 700 С и. отрезают участок трубы резцом. Энергозатраты на нагрев составляют 0,4 кВт ч на 1 м нагреваемой поверхности и электрической мощности плазменной струи 12,5 кВт, а твердость обработанной поверхности

20 ЩЯ 2Э

Пример 3. Трубу нагревают

- плазменной струей диаметром 5 10. м с удельной мощностью 51-10 Вт/м . до температуры внешней поверхности о

1430 С за время 72 с со скоростью

0,9 м/с, затем плазменную струю отключают, доводят температуру срезае мого слоя до 800 С и отрезают ,,участок трубы резцом. Знергозатраты на нагрев составляют 0,3 кйт ч на 1 м нагреваемой поверхности и электрической мощности плазменной струи 12,5 кВт, а твердость обработанной поверхности — 22.

Результаты экспериментов сведены

35 в таблицу.

Формула из обр ет ения

Рь < в (v = — — — -)

Ро

Нагрев поверхности до температуры выше 1450 С приводит к расплавлению о

Р металла и выделению аэрозолей,что ведет к неоправданному расходу электроэнергии, а нагрев ниже 950 С не позволяет получить температуру разупрочнения .

Проводилась резка труб из стали 35 диаметром 220 мм с толщиной стенки

30 мм при следующих режимах.

Пример 1. Трубу нагревают плазменной струей диаметром 5-10 м с удельной мощностью 51 ° 10 Вт/м до о температуры внешней поверхности 950 С за время 144 с со скоростью 2 м/с, затем плазменную струю отключают, доводят температуру срезаемого слоя до

600 С и отр езают участ ок трубы р езцом. Температуру измеряют фотопирометром. При этом энергозатраты на где P п

П

Р о удельная мощность плазменной с тр уи, Вт /м ; диаметр плазменной струи, м; удельная расчет на я энер гия, необходимая для достижения заданной температуры внешней поверхности трубы, Вт ° с /м .

Способ резки, согласно которому

40 заготовке сообщают вращательное движение и осуществляют нагрев внешней поверхности плазменной струей и последующую механическую обработку прн температуре разупрочнения металла, 45 отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения качества обработки труб, линейную скорость поверхности трубы, м/с, выбирают из соотношения

50Pn dn

1602610

Твердость обрвб отв аной nosepxНЙС»

Диаметр плв эменной струи,м

800

I 3 10

2,1,10

2,8 ° 10

51 1О

51 ° 10

51 10

5 ° 101 2

5. 10 1,1

5 ° 10 0,9

0i S8

0,4

0,3

144

96

14 50

Составитель А.Корнилов

РедактоР М, БандУРа ТехРед 1.1 Дидык Корректор Э.Лончакова

Заказ 3348 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изооретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5 производственно-издательский комоинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

Температура внешней поверхности трубы (Т,), С

Температурара среэвемого а сл оя, С

Удельная расчетная энергия негрese (р,), Вт с/мэ

Удельная мощность плаэменяой струи, передаваемая металхх (р„), 11т/м

Пикейная скорость внешней поверх.ности трубы, и/с

Время нагрева участка трубы, с

Энергоэатраты на

1 м нагреваемой поверхности участка трубы, кВт ч/м