Всё для надежной сварки
Печатная версия материала с сайта svarkainfo.ru - портала о сварке. При использовании материалов с сайта, пожалуйста, всегда указывайте источник или гиперссылку.
показать меню

Главная / Библиотека / Интернет-учебник / Технико-экономическая оценка способов тепловой резки

Интернет-учебник

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 Скв-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 Скв-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