Сварка, сварочное оборудование, электроды, сварочный аппарат, инвертор

Технико-экономическая оценка способов тепловой резки

Достоверно оценить преимущества того или иного способа тепловой резки 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 плазменной 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, оказывающих наиболее существенное влияние на экономические показатели любого способа резки, в том числе кислородной и плазменной.
На рис. 1.16 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, а также кривая изменения отношения Lп/Lк 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-п затрат на кислородную и воздушно-плазменную резку, которая показывает, что при толщине 10 мм данное отношение равно 2,26; при толщине 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. Данные этого графика подтверждают, что плазменная резка является эффективным способом резки при обработке низкоуглеродистых и низколегированных сталей до толщины 35 мм.

Рис. 1.16. Кривые изменения скорости ацетиленокислородной и воздушно-плазменной резки в зависимости от марки и толщины разрезаемого металла:
1 - ацетиленокислородная безгратовая резка низкоуглеродистой стали; 2 - ацетиленокислородная резка легированной стали; 3 - ацетиленокислородная резка низкоуглеродистой стали; 4 - ацетиленокислородная резка титана; 5 - воздушно-плазменная резка низкоуглеродистой стали

Рис. 1.17. Зависимость протяженности реза, выполняемого за год при машинной тепловой резке и при двухсменной работе, от толщины разрезаемого металла и отношения протяженности плазменного реза L, к протяженности кислородного реза Lк: 1 - ацетиленокислородная резка; 2 - воздушно-плазменная резка; 3 - отношение Lп/Lк.
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:
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.

Рис. 1.18. Зависимость годовых эксплуатационных затрат от толщины разрезаемого металла при машинной тепловой резке и отношение затрат при ацетиленокислородной резке Ск к затратам при воздушно-плазменной резке Св-п: 1 — воздушно-плазменная резка; 2.— воздушно-плазменная резка; 3 — ацетиленокислородная резка; 4 — отношение Ск/Св-п.

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

Источник: Ширшов И.Г., Котиков В.Н. Плазменная резка. - Л.: Машиностроение, 1987

• Образование межатомных связей при сварке
• Влияние легирующих элементов на структуру металла
• Кристаллизация металла в сварочной ванне
• Шлаковая ванна
• Образование соединений при контактной сварке
• Режим контактной сварки и свариваемость металлов
• Области применения контактной и других видов сварки термомеханического и механического классов
• Классификация и типы машин контактной сварки
• Классификация сварных соединений и швов
• Справочное руководство по ручной сварке стержневыми электродами
• Справочное руководство по сварке МИГ/МАГ
• Справочное руководство по сварке ВИГ
• Общие сведения об источниках питания
• Сварочные выпрямители
• Принцип действия выпрямителя с инвертором
• Общие сведения о сварочных трансформаторах
• Параллельная работа источников питания сварочной дуги
• Применение роботов в сварочной технологии
• Дополнительная обработка сваренных узлов
• Сварные соединения арматуры железобетона
• Изготовление арматурных сварных конструкций
• Сварка балок. Изготовление конструкций балочного типа
• Сварочные и сборочно-сварочные технологические приспособления
• Механическое и вспомогательное оборудование сварочных установок
• Установки для сварки и наплавки
• Системы вентиляции и пылезащита
• Назначение сварочных материалов
• Общие сведения о составе сварочных материалов и содержании водорода в металле швов
• Математическое моделирование абсорбции газов металлом в процессе сварки
• Редукторы
• Обращение с горелками
• Классификация покрытых электродов
• Характеристики электродов
• Основной металл, свариваемость, напряжения и деформации при сварке. Выбор основного металла
• Свариваемость металлов и сплавов
• Основные методы определения свариваемости
• Напряжения и деформации при сварке
• Системы управления сварочными источниками
• Физико-химические свойства горючих газов
• Защитные газы
• Технико-экономическая оценка способов тепловой резки
• Технологический процесс производства сварных конструкций
• ИСТОРИЯ СВАРКИ
• Создание электродуговой сварки
• Разработка процесса контактной электросварки
• Сварочные процессы, использующие тепло химических реакций
• Дуговая сварка покрытыми электродами
• Разработка и развитие сварки под флюсом
• Разработка процесса сварки в защитных газах
• Плазменная сварка и резка
• Электрошлаковая сварка
• Электронно-лучевые технологии
• Лазерная сварка и резка
• Высокочастотная сварка
• Ультразвуковая сварка
• Перспективы развития сварки в XXI веке
• Сварка под водой
• Сварка в космосе
• Первые сварные конструкции
• ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ СВАРКЕ
• Техника безопасности при сварке
• Основы техники безопасности при газовой сварке и резке
• Организация безопасного производства электросварочных работ
• Организация безопасного производства газосварочных (газорезательных) работ
• Средства индивидуальной защиты при производстве сварочных работ
• Меры безопасности при эксплуатации источников питания для сварки
• Сварка. Общие правила для всех видов конструкций. Металлические конструкции. СНиП III-18-75
• Техника безопасности в электродном производстве Правила электротехнической безопасности
• Правила электротехнической безопасности
• ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ
• Сварка меди и медных сплавов
• Сплавы на основе магния
• Бериллий и его сплавы
• Сварка химически активных тугоплавких металлов (циркония, ниобия, тантала, молибдена и др.)
• Сварка разнородных цветных металлов
• Сварка чугуна
• Технология сварки титана
• Сварка конструкционных низкоуглеродистых и низколегированных сталей
• Сварка аустенитных сталей
• Сварка алюминия и алюминиевых сплавов
• Сварка конструкционных средне- и высокоуглеродистых и легированных сталей
• Сварка никеля и его сплавов
• Технология сварки металлических композиционных и пористых материалов
• Ручная дуговая сварка оцинкованного металла
• Сварка при низких температурах
• Механизированная и автоматическая сварка плавящимся электродом трубопроводов
• Сварка и резка биологических тканей
• ТЕХНОЛОГИИ НАПЛАВКИ
• Наплавка
• Основные способы дуговой наплавки цветных металлов и сплавов для получения биметаллических изделий