СПОСОБ РЕЗКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ ДИСКОВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ
METHOD OF CUTTING METAL BILLET BY DISC ELECTRODE

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электрическим методам обработки, и может быть использовано в машиностроении для обработки и резки заготовок из токопроводящих материалов.
Известен и широко применяется в промышленности способ резки металла стержневым металлическим или угольным электродом с помощью электрической дуги (см. заявка на изобретение 2004135276.02 от 02.12.2004 г., авт. Арсеньев В.Г. и др., опубл. 10.05.2006. Бюл. №13).
Недостатком стержневого электрода при порезке металла электрической дугой является большой расход стержневого электрода и низкое качество кромки разрезаемого металла.
т
Существует и применяется в промышленности способ резки металлической заготовки дисковым электродом (прототип), на который подается электрический ток и который при порезке электрической дугой вращается с окружной скоростью «ν», что обеспечивает нахождение материала дискового электрода из низкоуглеродистой стали, меди с пределом текучести σ в зоне электрической дуги очень короткое время, а это позволяет ему практически не изнашиваться. При этом дисковый электрод имеет центральное отверстие диаметром «d», рабочий наружный диаметр «D», крепится на валу гайкой, а также имеет муфту для привода вала во вращение, электродвигателя, источника питания и силовых кабелей для подвода электрического тока к дисковому электроду (см. заявка на изобретение №2005128466/02 от 13.09.2005, опубл. 20.03.2007. Бюл. №8, авт. Карабанов В.И.).
Недостатком описанной конструкции является то, что развивающиеся при вращении в материале дискового электрода напряжения вызывают деформацию тела электрода и, как следствие, искажение формы и ухудшение качества реза металла.
Технической задачей изобретения является устранение недостатков, присущих прототипу.
т
т
Решение поставленной технической задачи достигается способом резки металлической заготовки вращающимся дисковым электродом, в котором между дисковым электродом и разрезаемой металлической заготовкой формируют электрическую дугу при поступлении напряжения к дисковому электроду и разрезаемой металлической заготовке от источника питания, при этом резку осуществляют дисковым электродом, изготовленным из низкоуглеродистой стали или меди, при окружной скорости дискового электрода, определяемой экспериментальной зависимостью υ=(380÷420)√σ, см/сек, где σ - предел текучести материала дискового электрода, причем диаметр d центрального отверстия дискового электрода связан с его рабочим наружным диаметром D зависимостью d=(0,05÷0,15)D.
Сущность изобретения поясняется рисунком, на котором:
Фиг.1 - схематическое изображение общего вида дискового электрода;
Фиг.2 - схематическое изображение фронтального вида дискового электрода.
т
т
Способ резки металлической заготовки осуществляют при вращении дискового электрода 1 (Фиг.1), имеющего центральное внутреннее отверстие 2 диаметром «d», наружный рабочий 3 диаметр «D», вал 4, на котором гайкой 5 крепится дисковый электрод 1, причем валу 4 через муфту 6 передается вращение от электродвигателя 7, что обеспечивает окружную скорость «ν» дискового электрода 1, связанную с абсолютным значением предела текучести σ материала (низкоуглеродистой стали, меди), из которого изготовлен дисковый электрод, экспериментальной зависимостью υ=(380÷420)√σ, см/сек. От источника питания 8 по кабелям 9 и на разрезаемую металлическую заготовку 10 подают электрический ток, при этом между дисковым электродом 1 и металлической заготовкой 10 возникает электрическая дуга 11 (Фиг.2), которая и осуществляет резку металлической заготовки 10.
т
Применение предложенного способа резки металлической заготовки дисковым электродом показывает, что при вращении наибольшие напряжения развиваются в наружных волокнах дискового электрода (см. «Краткий справочник машиностроителя». /Под. ред. С.А.Чернавского, М., «Машиностроение», 1966, стр.286-287), которые находятся в зоне горения электрической дуги. При превышении окружной скорости, определяемой зависимостью υ=420√σ, в них развиваются максимальные напряжения предела текучести, металл наружных волокон дискового электрода деформируется, геометрия кромки дискового электрода искажается и качество реза металлической заготовки нарушается.
т
При окружной скорости ниже, чем та, что определяется зависимостью υ=380√σ, из-за малой скорости снижается выброс капелек жидкого металла из зоны горения электрической дуги, образуются наплавы, ухудшается качество порезки металлической заготовки.
1
2
т
2
Пример. Дисковый электрод имеет внутренний радиус d/2=r=30 мм, наружный радиус D/2=r=200 мм. Дисковый электрод изготовлен из стали 08, для которой предел текучести σ=196 МПа=1960 кг/см (см. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. T.1, М., «Машиностроение», 2001, стр.86, табл.3).
Резку металлической заготовки осуществляют при выполнении условия υ=380√1960=168,72 м/с=16872 см/с.
т
т
Невыполнение верхнего предела условия υ=420√σ ведет к превышению в наружных волокнах дискового электрода напряжений более предела текучести σ, нарушению геометрии и качества реза металлической заготовки.
т
При выполнении нижнего предела условия υ=380√σ из-за низкой окружной скорости дискового электрода ухудшается выброс частиц и ухудшается резка металлической заготовки.
Разработанный способ благодаря стабильной геометрии дискового электрода обеспечивает качественный и чистый рез металла, а также увеличивает производительность процесса резки металла.