ДИСКОВЫЙ СОСТАВНОЙ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ РЕЗКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК
COMPOSITE DISC ELECTRODE FOR CUTTING METAL BILLETS

Изобретение относится к области обработки металлов, а именно углеродистых и нержавеющих сталей резанием, конкретно, к конструкциям электродов и может быть использовано в различных областях при производстве металлоконструкций и резке металлической заготовки.
Известен дисковый составной электрод, имеющий отверстие для установки на валу, подшипниковый узел для обеспечения вращения и узел подвода электропитания к электроду (см. Хренов К.К. Сварка, резка и пайка металлов. М.: Машиностроение, 1952, стр.342, фиг.219) - аналог.
Недостаток известной конструкции дискового электрода заключается в невозможности получения узкого реза раскраиваемого металла и низкой производительности.
Известен дисковый составной электрод (прототип), состоящий из двух металлических дисков, соединенных друг с другом и имеющий центральное отверстие для помещения на оправку (вал) и отверстия, выполненные по окружности дисков, при этом между дисками равномерно размещены радиальные прокладки на угловом расстоянии 30° относительно друг друга (SU 420427 A1, МПК В23Н 7/12, опубликован 24.10.1974 г.).
Существенным недостатком известной конструкции составного электрода является появление вибрации электрода из-за разнотолщинности дисков, что приводит к снижению скорости порезки металла, не позволяя подавать сжатый воздух непосредственно в зону горения электрической дуги, без чего, как известно, не обеспечить получение узкого реза раскраиваемого металла и более высокой производительности процесса (см. патент Франции №2279533 кл. B28D 1/14, 1976 г.).
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение работы дискового электрода для резки металлических заготовок без вибрации и увеличение скорости резки металла с обеспечением формирования качественной поверхности реза при уменьшении ширины реза и снижении глубины обезуглероживания.
Поставленная задача достигается тем, что дисковый составной электрод для резки металлических заготовок состоит из двух металлических дисков, соединенных друг с другом, и имеет центральное отверстие для посадки на вал, при этом между дисками установлены прокладки на угловом расстоянии 30° относительно друг друга. Диски выполнены одинаковой толщины от 0,2 до 10 мм и имеют на своей поверхности вентиляционные отверстия, очерченные замкнутыми кривыми второго порядка. Между дисками установлена разделительная шайба, а центры указанных прокладок расположены по диаметру, являющемуся меньше рабочего диаметра электрода. Металлические диски, разделительная шайба и прокладки выполнены из металла одной марки, одинаковой толщины и соединены сваркой в единое целое. Кроме того, центры вентиляционных отверстий размещены на окружности, диаметр которой равен четырем посадочным диаметрам вала, причем суммарная площадь вентиляционных отверстий составляет 0,001 и более боковой площади одного из металлических дисков. Кроме того, контур прокладки очерчен прямыми линиями или окружностью, а линейный размер не превышает ±1°30' углового размера относительно центра дискового составного электрода.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:
Фиг.1 - схематически изображен дисковой составной электрода для резки металлических заготовок, вид сбоку.
Фиг.2 - схематически изображен фронтальный вид дискового составного электрода.
пв
рш
шн
ц
пв
отв.
б
пр
цп
цп
p
Дисковой составной электрод для резки металлических заготовок (фиг.1) состоит из металлических дисков 1 и 2 с одинаковыми геометрическими размерами, изготовленных из листовой стали толщиной от 0,2 до 10 мм, имеющих центральное отверстие 3 для крепления по валу 4 с помощью гайки 5 и контргайки 6, разделительной шайбы 7 с центральным отверстием 8, равным посадочному диаметру d вала 4, и толщиной с Δ, равной толщине Δ1 металлического диска 1 и толщине Δ2 металлического диска 2, изготовленной из той же листовой стали, что и металлические диски. Наружный диаметр d равен двум диаметрам вала 4, вентиляционные отверстия 9 (фиг.2) очерчены замкнутыми кривыми второго порядка 10, центры которых размещены по окружности центров 11, диаметр которой d равен четырем посадочным диаметрам d вала, а суммарная площадь отверстий Σf составляет 0,001 от боковой площади F одного из металлических дисков 1 или металлического диска 2. Между металлическими дисками 1 и 2 установлены прокладки 12 той же толщины Δ, что и толщина Δ1 металлического диска 1 и толщина Δ2 металлического диска 2, и изготовлены из той же листовой стали, что и металлические диски и размещены по периметру металлического диска 1 и металлического диска 2, причем центры О прокладок размещены по диаметру d окружности, равному 0,75 рабочего диаметра d дискового составного электрода и находятся под углом 30° относительно друг другу. Металлический диск 1 и металлический диск 2, разделительная шайба 7, прокладка 12 сварены в одно целое (точечной сваркой 13 или иным видом сварки).
Имеется источник питания 14, силовые кабели 15. Дисковой составной электрод вращается с угловой скоростью «ω» от электродвигателя 16 через муфту 17. Между разрезаемым металлом 18 и рабочей поверхностью 19 (фиг.1), металлическим диском 1 и металлическим диском 2 горит электрическая дуга 20. Образующиеся капельки жидкого металла 21 выдуваются силами инерции воздушного потока 22 вращающегося дискового составного электрода. Прокладки 12 очерчены либо прямыми 23 или кривыми замкнутыми линиями, а их линейный размер не превышает ±1°30' углового размера относительно центра дискового составного электрода.
Дисковой составной электрод предложенной конструкции работает следующим образом.
От источника силового питания 14 по кабелям 15 электропитание подается на вал 4, и через него на металлический диск 1 и металлический диск 2. После чего вал 4 приводится во вращение через муфту 17 от электродвигателя 16 до некоторой угловой скорости «ω». За счет центробежных сил между металлическими дисками 1 и 2 возникает воздушный поток 22, воздух засасывается через вентиляционные отверстия 9 и, благодаря центробежной силе, при окружной скорости 150-300 м/с, развивает давление воздушного потока 22 силой от 2 до 4 атмосфер, что способствует выносу продуктов горения электрической дуги 20 в виде капелек металла 21. Это, в свою очередь, способствует увеличению скорости реза металла 18 и формированию качественной поверхности реза, увеличению производительности.
Изготовление дискового составного электрода из металлического диска 1 и металлического диска 2 с разделенной шайбой 7 и прокладок 12 из листовой стали оцинкованной толщины и сварка всех элементов точечной 13 или иной сваркой в единое целое обеспечивает устойчивую работу дискового электрода без вибраций.
Выбор толщины металла от 0,2 до 10,0 мм связан с тем, что при толщине металла менее 0,2 мм в металлических дисках развивается высокая температура из-за высокой плотности электрического тока, а при толщине более 10 мм возрастает ширина реза, и данный вид резки металла становится малоэффективным.
отв.
б
отв.
б
При суммарной площади отверстий ΣF менее 0,001 от боковой площади F одного из металлических дисков 1 или металлического диска 2 затрудняется вентиляция воздуха внутри дискового составного электрода, а если суммарная площадь ΣF более 0,001 от боковой площади F одного из металлических дисков 1 или металлического диска 2 снижается жесткость металлических дисков и в результате появляется вибрация.
Использование предложенной конструкции дискового составного электрода позволяет повысить скорость резки металла, улучшить чистоту реза, уменьшить ширину реза и снизить глубину слоя обезуглероживания.