A PLAZMASUGARAS ÉS VÍZSUGARAS TECHNOLÓGIA VIZSGÁLATA SZERKEZETI ACÉL VÁGÁSAKOR
Készítette:
TÓTH ESZTER A5W9CK Műszaki menedzser BSc.
TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI DOLGOZAT CÉLJA Plazmasugaras és vízsugaras technológia megismerése Két technológia összehasonlítás Vágási pontosság és a megmunkáló paraméterek közötti összefüggés keresése Vágási rés szélességének vizsgálata Vágási ferdeség meghatározása Ajánlások megfogalmazása
A PLAZMA
Fogalma 4. halmazállapot (anyag energia szintje) Magas hőmérsékletű, elektromosan vezető,ionizált állapotú gáz
Jellemzői töltések összekeveredve , egyenletesen helyezkednek Könnyen elmozdítható töltéshordozók → jó elektromos vezető→ hőmérséklettel növelhető
PLAZMAVÁGÁS
Berendezés
Áramforrás, plazmaégő, munkadarab, vágóasztal, gázellátó-, hűtő rendszer
Plazma és segédgázok Plazma: levegő, oxigén, nitrogén, argonhidrogén gázkeverék Segédgáz: levegő, nitrogén, széndioxid
Típusai
Fúvóka és elektróda típusától függ (élettartamuk korlátozott)
PLAZMAVÁGÁS TÍPUSAI
VÍZSUGARAS VÁGÁS
Lényege:
Víz
Víz
Nyomás létrehozása
Nyomás létrehozása
Nyomás létrehozása
Abrazív anyag tároló Vízfúvóka
Tiszta vízsugaras Abrazív vízsugaras-injektoros Abrazív szuszpenziós
Berendezés részei Nyomásnövelő szivattyú Abrazív poradagoló rendszer Vágó fej CNC vezérlésű manipulátor és tartály
Vízsugaras vágás (WJ)
Abrazív anyag nyomástartó
Vízfúvóka Szívótér (keverőtér)
Abrazív fúvóka
Típusai
egy nagynyomású vízoszlopot nagysebességű vízsugárrá alakítanak át
Víz
Injektoros abrazív vízsugaras vágás (AWJ)
Abrazív anyag szuszpenzió Szuszpenziós fúvóka
Abrazív szuszpenziós vágás (ASJ)
ELŐNYÖK ÉS HÁTRÁNYOK
Plazmasugaras vágás
Előny Minden elektromosan vezető anyagnál használható Nagy vágási sebesség→gazdaságos
Hátrány Hőbevitel történik→ anyagszerkezet változás Környezet károsító Precíz kontúrok esetén nem alkalmazható → utólagos megmunkálást igényel
Vízsugaras vágás
Előny Nem okoz roncsolódást az anyagban Minden anyag vágására alkalmas Nem képződik salakanyag
Hátrány Magas zajszint, por és gőz termelődés Pontossági problémák költséges
VÁGÁSI KÍSÉRLETEK EREDMÉNYEI A VÁGÁSI FERDESÉG A vágott felületek szinte sosem párhuzamosak Pontossági problémákat okoz Jellemzésére a vágórés szélességét és oldalferdeséget szokták használni Zeiss Discovery V8 Stereo mikroszkóp használata (32X ) AxioVision szoftver
KÍSÉRLETI KÖRÜLMÉNYEK Próbatest (S235JR hengerelt acél) Gép típusai: Cebora prof 162 és Inno pump-36 HD Paraméterek
PLAZMASUGARAS VÁGÁS EREDMÉNYEI Áramerősség 65A
3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
teteje alja
vágási rés szélessége,mm
vágási rés szélessége,mm
Áramerősség 50A
3,5 3 2,5 2
1,5
teteje
1
alja
0,5
0
400
500
600
700
800
900
400
Előtoló sebesség f, mm/min
3
2,5 2
1,5
teteje
1
alja
0,5
0 900
vágási rés szélessége,mm
vágási rés szélessége,mm
3,5
500 600 700 800 Előtoló sebesség f, mm/min
600
700
800
900
Előtoló sebesség f, mm/min
Áramerősség 80A
400
500
Áramerősség 95A
3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
teteje
alja
400
500 600 700 800 Előtoló sebesség f, mm/min
900
PLAZMASUGARAS VÁGÁS Tetején és alján lévő rés szélessége, µm
3 2,5
500 2
600 700
1,5
800
5
900
1 0,5 35
50
Vágási ferdeség α, °
vágási rés szélessége,mm
3,5
4,5 4
65
80
95
Áramerősség, A
50A 65A
3,5
80A
3
95A
2,5 400
500
600
700
Előtoló sebesség f, mm/min
800
900
PLAZMASUGARAS VÁGÁS 5
Vágási ferdeség α, °
4,5
500
4
600 700
3,5
800 900
3 2,5 35
50
65 Áramerősség I, A
80
95
VÍZSUGARAS VÁGÁS
ferdeség szöge
40
60
80
Vágási ferdeség α,°
310 MPa nyomáson
1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 100 120 140 160
1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6
ferdeség szöge
40
60
80
100
270 MPa nyomáson
1,8 1,6 1,4
1,2
ferdeség szöge
1 0,8 0,6 40
120
140
előtoló sebesség f, mm/min
előtoló sebesség f, mm/min
Vágási ferdeség α,°
Vágási ferdeség α,°
360 MPa nyomáson
60
80
100
120
140
előtoló sebesség f, mm/min
160
160
VÍZSUGARAS VÁGÁS A munkadarab teteje és alja Vágási rés szélessége mm
1,4
1,2 360
1
310 0,8 270 0,6 0,4 40
60
80
100
120
előtoló sebesség f, mm/min
140
160
VÍZSUGARAS VÁGÁS 1,8
1,4 1,2
1,8 360MPa
1
0,8 0,6 40
60
Vágási ferdeség α,°
Vágási ferdeség α,°
1,6
80
1,6
310MPa
1,4
270MPa
1,2
100
120
140
160
60
80 100
előtoló sebesség f, mm/min
120
1
140
0,8
160
0,6 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360
Víznyomás p, MPa
KÖVETKEZTETÉSEK
Plazmasugaras vágás esetén
Áramerősség (I) növelésével nő a vágási szélesség Áramerősség (I) növelésével nem egyértelműen változik a vágási ferdeség Előtoló sebesség (f) növelésével a vágási szélesség csökken Előtoló sebesség (f) növelésével nő a vágási ferdeség A vágási ferdeség (α) 2,5°-4,6°-ig terjed A vágási szélesség 1-3,5 mm-ig terjed
Vízsugaras vágás esetén
Előtoló sebesség (f) növelésével nő a vágási ferdeség Előtoló sebesség (f) növelésével nem egyforma a változás a munkadarab tetején és alján A nyomás függvényében egyértelmű tendencia nem figyelhető meg A vágási ferdeség (α) 0,5°-1,7°-ig terjed A vágási szélesség 0,6-1,2 mm-ig terjed
JAVASLATOK Az adott anyagminőség, paraméterek és gépek mellett az alábbi adatokat ajánlom: Plazmavágás esetén 80A áramerősség 500 mm/min előtoló sebességet
Vízsugaras vágás esetén Nagy nyomás : 360 MPa 60-80 mm /min előtoló sebesség
TOVÁBB FEJLESZTÉSI LEHETŐSÉGEK
Többféle anyagminőség vizsgálata
Több paraméter változtatása pl.: abrazív anyagáram és fúvóka átmérők
Felületi érdesség jellemzése különböző érdességi mérőszámokkal (átlagos és maximális érdesség, hullámosság, profilhiba)
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A TDK dolgozat elkészítését a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt “Befejező precíziós megmunkálások kutatása” elnevezésű részprojekt támogatta.
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
