Повітряно-плазмове та киснево-плазмове різання, Плазморіз
Роботи щодо вдосконалення плазмового різання з використанням стисненого повітря проводилися на початку 60-х років у СРСР, США. Японії, НДР та Франції. Вирішувалося завдання завдяки застосуванню повітря зменшити виробничі витрати, пов'язані з високою вартістю аргону. водню, гелію. При цьому у разі використання повітря велике
значення надавалося відсутності чи незначній появі грата. З урахуванням високих робочих швидкостей плазмового різання, низьких енерговитрат і незначної ширини різу створені необхідні передумови для її поширення. При цьому особливо важливою є можливість механізації та автоматизації процесу.
Розробки та дослідження різання сталей кисневмісними плазмоутворюючими середовищами, проведені вітчизняними та зарубіжними дослідниками, показали високу ефективність застосування цих газів для плазмового різання. Можливість широкого застосування повітря та кисню в чистому вигляді (а також у суміші з іншими газами) з'явилася після розробки катодів з цирконію та гафнію, на поверхні яких у процесі різання в кисневмісних середовищах утворюється окисна плівка. Температура плавлення цієї плівки вища, ніж основний метал. Вона оберігає катод від швидкого руйнування.
Найважливішою техніко-економічною характеристикою процесу повітряно-плазмового різання є продуктивність, яка визначається інтенсивністю виплавлення металу і залежить від досконалості обладнання, умов організації праці.
Якщо ранні періоди розвитку плазмового різання технологічні процеси пристосовувалися до характеристик електричних дуг, то період широкого розвитку — технічні параметри плазмового різання пристосовують до технологічних процесів, т. е. створюються спеціалізованіджерела живлення із заздалегідь заданими характеристиками. Електрична дуга перетворилася на нове джерело тепла із широким діапазоном зміни основних параметрів.
Застосування джерел живлення, що забезпечують підвищену напругу дуги, а також плазмотронів з вихровою стабілізацією газу дозволило збільшити витрату плазмоутворюючого газу та підвищити потужність дугового розряду. Оскільки стиснене повітря — дешеве і використовується прямо з магістралі цеху, його витрата нічим не лімітується. За рахунок збільшення витрати повітря робоча напруга стовпа плазмової дуги значно зросла.
У ранні періоди розвитку плазмового різання потужність дуги при низьких напругах джерела струму забезпечувалася тільки за рахунок збільшення сили струму при відносно низьких витратах плазмоутворюючого газу. При цьому, щоб отримати необхідну потужність дуги за рахунок збільшення струму, потрібно збільшення діаметра каналу сопла. Ширина різу збільшувалася пропорційно величині сили струму. Об'єм виплавленого металу становив значну величину, а необхідна швидкість різання при цьому не забезпечувалася.
Підвищення витрати газу з 0,67 до 1,3-2,0 л/с дозволило різко збільшити робочу напругу дуги з 60 -100 до 140-250 В. Підвищення потужності дуги при цьому забезпечується за рахунок зростання напруги. Це призвело до зменшення діаметрів сопл та підвищило концентрацію стовпа.
Мал. 2.15. Залежність швидкості плазмового різання від сили струму (товщина сталі, що розрізається 65 мм):