Features of cut channel formation during high-precision plasma cutting of bimetallic compositions made of promiscuous materials

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper discusses the features of formation of the cut channel of bimetallic composition “steel St3 + aluminum A5M” during high-precision plasma cutting. The mechanism of formation of the cut channel is defined as a choice of technological scheme of cutting the composition and appointment of the front side of the cut are identified. It is shown that the different character of the geometry of the cut in the areas of the bimetal is defined by thermal properties of materials composition, and above all, its melting point. Thus, when cutting the package from the side of low carbon steel the undercut, filled with elements of melted steel, is formed on portion of aluminum. This is due to significant differences in melting temperatures of steel and aluminum, as well as the weakening of the gas-dynamic flows in the cut channel, responsible for the removal of the products melt. The formations of heat affected zone in the area of low carbon steel up to 300 microns width are established. The maximum value of microhardness (up to 4000 MPa) is observed at the surface, with a gradual decrease in microhardness up to 1800 MPa, which corresponds to the hardness of the starting material. If you change the front side of the cut with steel to aluminum, deposition of products of aluminum melt in the cut channel, due to its high kinematic viscosity is observed. When cutting a bimetallic composition from the side of aluminum the heat affected zone in the area of steel decreases to 150-180 microns. X-ray and metallographic analysis showed that the products of melt in the cut channel contain elements of aluminum, steel and aluminum oxide.

About the authors

Kh. M Rakhimyanov

Novosibirsk State Technical University

Email: kharis51@mail.ru
20, Prospect K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation

A. Kh Rakhimyanov

Novosibirsk State Technical University

Email: centerfht@mail.ru
20, Prospect K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation

A. N Smirnov

Kuzbass State Technical University named after T.F. Gorbatchev

Email: n.ababkov@gmail.com
28, Vesennaya st., Kemerovo, 650000, Russian Federation

References

  1. Забелин А.М., Оришич А.М., Чирков А.М. Лазерные технологии машиностроения: учебное пособие / Новосибирский государственный университет. - Новосибирск: [б. и.], 2004. - 142 с.
  2. Григорьянц А.Г., Соколов А.А. Лазерная резка металлов. - М.: Высшая школа, 1988. - 127 с. - ISBN 5-06-001252-2.
  3. Васильев К.В. Плазменно-дуговая резка - перспективный способ термической резки // Сварочное производство. - 2002. - № 9. - С. 26-28.
  4. Шманев В.А., Шулепов А.П., Мещеряков А.В. Струйная гидроабразивная обработка деталей ГТД. - М.: Машиностроение, 1995. - 144 с. - ISBN 5-217-01779-1.
  5. Серикова Е.В. Гидроабразивный метод резки материалов // Строительные и дорожные машины. - 2006. - № 2. - С. 27-29.
  6. Чиеу К.Ф. Исследование эффективности технологии узкоструйной плазменной резки металлов: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.08.04 / Санкт-Петербургский государственный морской технический университет. - СПб., 2008. - 26 с.
  7. Kirkpatrick I. High definition plasma - an alternative to laser technology // Aircraft Engineering and Aerospace Technology. - 1998. - Vol. 70, iss. 3. - P. 215-217. - doi: http://dx.doi.org/10.1108/00022669810370349.
  8. Рахимянов Х.М., Локтионов А.А. Анализ погрешностей формообразования при тонкоструйной плазменной резке металлических материалов // Современные проблемы в технологии машиностроения: всероссийская научно-практическая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения профессора Муханова И.И.: сборник трудов. - Новосибирск, 2009. - С. 151-153.
  9. Рахимянов Х.М., Локтионов А.А. Влияние технологий тонкоструйной плазменной резки на формирование шероховатости реза // Современные проблемы машиностроения: 7 международная научно-техническая конференция, Томск, 11-13 ноября 2013 г.: сборник научных трудов. - Томск, 2013. - С. 349-353.
  10. Рахимянов А.Х. Выбор технологических схем и оптимизация режимов тонкоструйной плазменной резки конструкционных сталей // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2014. - № 2 (63). - С. 46-55.
  11. Исследование обрабатываемости стали 12Х18Н10Т методом тонко-струйной плазменной резки / Х.М. Рахимянов, К.Х. Рахимянов, А.Х. Рахимянов, С.В. Шопф, В.В. Захаров // Инновации в машиностроении: труды 4 международной научно-практической конференции, Новосибирск, 2-4 октября 2013 г. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2013. - С. 38-44.
  12. Рахимянов А.Х. Тонкоструйная плазменная резка медных сплавов // Инновации в машиностроении - основа технического развития России: материалы VI международной научно-технической конференции, Барнаул, 23-26 сентября 2014 г. / под ред. А.Г. Суслова, А.М. Маркова. - Барнаул, 2014. - Ч. 2. - С. 66-70.
  13. Рахимянов А.Х., Красильников Б.А. Технологические особенности плазменного раскроя алюминиевых сплавов // Инновации в машиностроении - основа технического развития России: материалы VI международной научно-технической конференции, Барнаул, 23-26 сентября 2014 г. / под ред. А.Г. Суслова, А.М. Маркова. - Барнаул, 2014. - Ч. 2. - С. 71-77.
  14. Рахимянов А.Х., Рахимянов Х.М., Красильников Б.А. Технологические особенности раскроя биметаллического соединения «сталь Ст3 + сталь 12Х18Н10Т» при тонкоструйной плазменной резке // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2014. - № 3 (64). - С. 51-67.
  15. Rakhmyanov Kh., Rakhmyanov A., Zhuravlev A. Advantages of high-precision plasma cutting for processing bimetallic compositions // Applied Mechanics and Materials. - 2015. - Vol. 698. - P. 294-298. - doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.698.294' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.698.294.
  16. Rakhimyanov Kh., Rakhimyanov A., Heifetz M. High-precision plasma cutting of the steel - aluminum bimetallic composition // Applied Mechanics and Materials. - 2015. - Vol. 788. - P. 41-45. - doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.788.41' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.788.41.
  17. ISO 9013:2002. Резка тепловая. Классификация резов, полученных тепловым способом. Геометрические характеристики изделий и допуски на характеристики. - М.: Стандартинформ, 2002. - 25 с. - (Стандарты Международной организации по стандартизации (ИСО)).
  18. Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом / отв. ред. С.С. Григорян. - 2-е изд., доп. и перераб. - Новосибирск: Наука, 1980. - 221 с.
  19. Захаренко И.Д. Сварка металлов взрывом / АН БССР, Витебcкое отделение Института физики твердого тела и полупроводников. - Минск: Навука i тэхнiка, 1990. - 205 с.
  20. ГОСТ 380-2005. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки. - М.: Стандартинформ, 2007. - 8 с.
  21. ГОСТ 21631-76. Листы из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2008. - 30 с.
  22. Pecharsky V.K., Zavalij P.Y. Fundamentals of powder diffraction and structural characterization of materials. - 1st ed. - New York: Springer US Publ., 2003. - 713 p. - ISBN 978-0-387-24147-0. - doi: 10.1007/b106242.
  23. Ширшов И.Г., Котиков В.Н. Плазменная резка. - Л.: Машиностроение, 1987. - 192 с.
  24. Полевой Г.В., Сухинин Г.К. Газопламенная обработка металлов: учебник для среднего профессионального образования. - М.: Академия, 2005. - 336 с. - ISBN 5-7695-1604-6.
  25. Головин Г.Ф., Замятин М.М. Высокочастотная термическая обработка. - Л.: Машиностроение, 1968. - 228 с.
  26. Самохоцкий А.И., Парфеновская Н.Г. Технология термической обработки металлов. - М.: Машиностроение, 1976. - 311 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».