ПЛАЗМЕННАЯ РЕЗКА

Технико-экономическая оценка способов тепловой резки

Из приведенного обзора различных способов тепловой резки; тех­нологии, оборудования и инструмента, используемых при выполнении этих способов, следует, что они разнообразны и универсальны. Учитывая последнее обстоятельство, достоверно оценить преимущества того или ино­го способа можно лишь на основании сопоставления технико-экономи­ческих показателей этих процессов. Основными способами, имеющими наиболее широкое использование или перспективность развития, являют­ся кислородная, плазменная и лазерная резка.

О лазерной резке можно сразу сказать, что этот способ резки весьма перспективен, но в настоящее время область его применения ограничена при малых толщинах разрезаемых металлических материалов, а также при резке неметаллических материалов. В других случаях этот способ пока не может конкурировать с кислородной и плазменной резкой как по техни­ческим, так и по экономическим показателям.

Плазменной резке поддаются все металлические материалы, в то вре­мя как кислородной резкой можно обрабатывать только сталь и титано­вые сплавы. В связи с этим оценку и сравнение экономических показателей целесообразно выполнять только для показателей кислородной и плазмен-

1 — ацетиленокислородная беэгратовая резка низкоуглеромисгой стали; 3 — аиетнленокнслородная резка легированной стали; 3 — ацетилеиокислородная резка низкоуглеродистой стали; 4 — ацетиле­нокислородная резка титана; 5 — воздушно-плазменная резка низкоуглеродистой стали

Рис. 1.17. Зависимость протяженности реза, выполняемого за год при Пашкиной тепловой резке и при двухсменной работе, от толщины разрезаемого металла и отношения протяженности плазмен­ного реза L* к протяженности кислородного реза /.«:

I — ацетиленокислородная резка; 2 — воздушно-плазменная резка; 3 — отношение L„/i«.

ной резки конструкционных низкоуглеродистых и низколегированных ста­лей, так как для металлов, не поддающихся кислородной резке, плазменная резка экономически оправдана во всех случаях.

Скорость резки является одной из основных характеристик, оказы вающих наиболее существенное влияние на экономические показатели любого способа резки, в том числе кислородной и плазменной.

На рис. 1.16 [29] приведены кривые, показывающие изменение ско­рости ацетиленокислородной и воздушно-плазменной резки в зависимос­ти от марки и толщины разрезаемого металла. Из рисунка следует, что воздушно-плазменная резка имеет значительно более высокие скорости резки, чем ацетиленокислородная в диапазоне наиболее употребитель­ных толщин (до 30 мм). Однако с увеличением толщины металла эта раз­ница уменьшается и при толщине более 50 мм воздушно-плазменная резка низкоуглеродистых и низколегированных сталей начинает уступать по скорости ацетиленокислородной резке.

С другой стороны, плазменная резка сталей толщиной менее 4 мм зат­руднена вследствие необходимости иметь слишком большие скорости, ко­торые не могут быть успешно реализованы современными машинами и сис­темами управления к ним (особенно для фигурной резки), из-за возник­новения слишком больших инерционных сил. Такое явление имеет место вследствие того, что плазменная резка стандартных конструкционных ста­лей всех толщин выполняется с небольшими изменениями токовых пара­метров. С дальнейшим совершенствованием аппаратуры для плазменной резки технико-экономические показатели этого процесса возрастут.

Более наглядно можно производить сравнение протяженностей резов, которые можно получить за одинаковый промежуток времени, исполь­зуя тот или иной способ резки для металла одной толщины. На рис. 1.17 приведены графики, показывающие протяженности резов, которые можно получить в течение года при плазменной и кислородной резке низкоуглеро­дистых и низколегированных сталей для толщин от 5 до 50 мм при двух­сменной работе машин [29], а также кривая изменения отношения LJ L* длин плазменного и кислородного резов. Последняя показывает, что для толщины 10 мм данное соотношение равно 5,3, для толщины 30 мм — 4,3 и даже при толщине 40 мм плазменная резка по производительности более чем в два раза превосходит кислородную.

Аналогичным образом сравниваются данные по годовым эксплуата­ционным затратам (основной и дополнительной зарплате, амортизации оборудования и зданий, текущему ремонту оборудования, затратам на тех­нологические цели и т. п.). На рис. 1.18 приведены графики, показываю­щие изменение указанных затрат на обработку одного и того же количес­тва низкоуглеродистой стали в год при использовании ацетиленокислород­ной и воздушно-плазменной резки в пределах изменения толщины металла от 5 до 50 мм, а также кривая изменения отношения Ск/Св. пзатрат на кис­лородную и воздушно-плазменную резку, которая показывает, что при тол­щине і0 мм данное отношение равно 2,26; при толшине 30 мм — 1,23, а при толщине 40 мм затраты на плазменную резку уже превосходят затраты на кислородную.

На рис. 1.19 приведена зависимость экономического эффекта от толщины металла при замене машинной ацетиленокислородной резки низкоуглеродистой стали воздушно-плазменной резкой [29]. Данные это­го графика подтверждают, что плазменная резка является эффективным способом резки при обработке низкоуглеродистых и низколегированных сталей до толщины 35 мм.

Рис. 1.18. Зависимость годовых эксплуатационных затрат от толщины разрезаемого металла при машинной тепловой резке и отношение затрат при ацетнлеиокисдородной резке С, к затратам при воздушно-плазменной резке Св. п:

I — воздушно-плазменная резка; 2 — воздушно-плазменная резка; 3 — ацетиленокислородная резка; 4 — отношение С„/С,.п.

Рис. 1.19. Зависимость годового зкоиомического эффекта от толщины разрезаемого металла при за­мене ацетиленокислородной резки низкоуглеродистой стали воздушно-плазменной резкой

Для укрупненной оценки изменения выработки за одну смену при заме­не кислородной резки на плазменную можно использовать следующие усредненные данные, полученные из расчета, что при обработке одного листа размерами 2X8 м, толщиной 12—14 мм выполняется 40 м реза [29]: воздушно-плазменной резкой разрезается 10 -12 листов, т. е. выпол­няется 400--480 м реза или перерабатывается 15-18 т стали;

ацетиленокислородной резкой разрезается 3,5 -4 листа, т. е. выпол­няется 130—150 м реза или перерабатывается 5—6 т стали.

При увеличении или уменьшении насыщенности площади листа дета­лями, т. е. изменении суммарной длины резов, приведенные данные должны корректироваться пропорционально соотношению имеющейся средней протяженности реза к принятой в 40 м.

/