X Международная студенческая научная конференция
«Студенческий научный форум» - 2018
 
     

СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ РЕЗКИ МЕТАЛЛА
Фёдорова Н.А.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Цель данного исследования: изучить современные способы раскроя листового материала и провести сравнительный анализ их применения в ПЛА.

Плоские детали и заготовки из листа составляют многочисленную группу продукции заготовительных цехов авиационных заводов. Это – обшивки одинарной, двойной кривизны; заготовки деталей каркаса: шпангоуты, нервюры, диафрагмы, жёсткости и др.

Особенностями этих деталей являются: большие габариты, малая жесткость из-за небольшой толщины, сложные формы и обводы. Также к деталям предъявляются высокие требования точности и взаимозаменяемости.

Выбор оборудования для раскроя зависит от технологической группы детали, ее материала, толщины, типа производства, требований к точности размеров и формы и пр. Для самолето-вертолетостроения характерна высокая стоимость материалов, что также влияет на выбор способа раскроя.

В данной работе мы рассмотрели плазменную, лазерную и гидроабразивную резки металла.

Плазменная резка производится за счет интенсивного расплавления металла вдоль линии реза теплом сжатой электрической дуги и последующего удаления жидкого металла высокоскоростным плазменным потоком. Плазма – это полностью или частично ионизированный газ (чаще всего аргон), обладающий температурой 15 000 – 20 000°С.

Для плазменной резки необходимы только электроэнергия и воздух, а в качестве расходных материалов – сопла и электроды, поэтому данный вид является одним из самых экономичных способов.

Достоинства и недостатки данного метода представлены на сладе.

Стоит отметить, метод плазменной резки – термический, что неизбежно влияет на качество кромок металла и требует последующий обработки.

Технология лазерной резки основана на действии мощного лазерного луча, сконцентрированного на поверхности металла. Значительное скопление энергии позволяет резать самые разные виды металлов.

К преимуществам этого метода относится:

  • минимальная ширина реза (от 0.1 мм);

  • высокая производительность;

  • минимальная погрешность (до 0,05 мм), что важно для авиастроения;

  • отсутствие динамических и статических напряжений.

  • ровные край реза;

  • возможность фигурной резки;

Лазерный луч позволяет разрезать металлы толщиной до 15-20 мм, хотя наибольший эффект достигается при толщине 6 мм. Существенным недостатком лазерной резки является низкий КПД самого лазера (всего 15%). Алюминиевые, титановые сплавы и высоколегированные стали обладают сильными отражательными свойствами, поэтому можно раскраивать лишь листы небольших толщин.

На АО «У-УАЗ» в настоящие время, монтируется установка лазерной резки. Надеюсь, что я приму участие в разработке технологических процессов лазерной резки в курсовом и дипломном проектировании.

Основа гидроабразивной резки – насос сверхвысокого давления. Проходя через алмазное сопло шириной всего 0,1 мм, вода ускоряется до трехкратной скорости звука и образуется тонкая сфокусированная струя.

При резке мягких материалов используется чистая струя воды, а за счет перемешивания в качестве абразива гранатового песка можно производить резку материалов любой твердости.

Важнейшим преимуществом технологии водоструйной резки перед другими видами обработки является отсутствие нагрева разрезаемых заготовок (минимальная деформация материала). Результатом являются высокая точность контура и резы, не требующие последующей чистовой обработки. Резку производят на установках с программным управлением.

Недостатком метода гидроабразивной резки металла можно назвать крайне высокую стоимость. Но в случае интенсивного использования установки в производственном процессе срок окупаемости будет небольшой и использование установки позволит снизить себестоимость продукции.

На АО «У-УАЗ» установка для гидроабразивной резки применяется для раскроя листового дюралюмина, толщиной 15-20 мм для изготовления рубильников и ложементов сборочных приспособлений. В ЗАО «Улан-Удэнский лопастной завод» подобная установка применяется для раскроя заготовок сложных обводов из титанового сплава толщиной 1 мм, для изготовления оковок лопасти.

По результатам исследования мы составили сравнительную таблицу. По следующим параметрам: максимальная толщина метала, ширина реза, качество реза, которое определяется шероховатостью поверхности, производительность, эксплуатационные расходы, экологичность и безопасность. Из таблицы видно, что наиболее технологичным методом раскроя в производстве летательных аппаратов является гидроабразивная резка, которая может резать металлы толщиной до 300 мм, ширина реза и шероховатость поверхности – минимальная, а производительность высокая. Это самый безопасный и экологичный вид резки.

Перечисленные способы резки металлов применяются на практике. Но ученые разрабатывают новые способы. Сейчас ведется исследование резки металла с помощью ультразвука. Возможно, что уже в обозримом будущем этот метод получит применение в ПЛА. Это станет темой моего будущего исследования. Спасибо за внимание.