thỡ trị số cho phộp lớn nhất của tốc độ cắt lỳc này sẽ tăng lờn. Nếu với tư cỏch là thụng số thay đổi độc lập chấp nhận tốc độ dịch chuyển, thỡ sự giảm xuống của tốc độ sẽ dẫn đến sự tăng lờn của điện ỏp.
Nếu cụng suất dự liệu dựng cho chiều dày đó cho đảm bảo được tốc độ
cắt lớn nhất( hay gần lớn nhất) thỡ sự chuyển từ kim loại này sang kim loại khỏc khụng kộo theo sự thay đổi mức độ nhỳng của vựng anốt trong mạch cắt.
Khi cụng suất khụng đủ lớn trong trường hợp chuyển từ một kim loại này sang một kim loại khỏc do sự thay đổi mức độ nhỳng của vựng anốt trong hốc mỏ cắt điện ỏp trờn cột hồ quang thay đổi.
Trong trường hợp tốc độ cắt giảm kộo theo sự tăng lờn của điện ỏp trờn cột hồ quang, vậy thỡ đặc tớnh ảnh hưởng của bản chất kim loại cắt đến tốc độ
cắt và điện ỏp trờn cột hồ quang được xỏc định bằng tỷ số của giỏ trị cụng suất với chiều dày tấm cắt.
Khi cỏc trị số tỷ số cụng suất cột hồ quang với chiều dày tấm cắt đủ
lớn, tốc độ cắt lớn nhất tỷ lệ nghịch với trọng lượng riờng của kim loại cắt, cũn điện ỏp trờn cột hồ quang khụng phụ thuộc vào bản chất của kim loại cắt. Tỷ số cụng suất cột hồ quang với chiều dày tấm cắt càng nhỏ thỡ tốc độ cắt phụ thuộc vào tớch λTnccàng lớn. khi chuyển từ kim loại này sang kim loại khỏc ∆vvà∆u cú dấu khỏc nhau.
4.2 .Sự ảnh hưởng của chiều dày tấm cắt đến tốc độ cắt và điện ỏp trờn cột hồ quang: cột hồ quang:
Để hiểu rừ vềđặc tớnh ảnh hưởng của chiều dày tấm cắt đến tốc độ cắt và điện ỏp của cột hồ quang plasma , đứng hàng đầu cần được xỏc định bằng hỡnh thức nào nhiệt được đưa vào trong cỏc phần khỏc nhau mặt tiếp giỏp sự
Ta cho rằng khi cắt tấm cú chiều dày là h vựng anốt được nhấn chỡm trong mạch cắt một khoảng là ha kể từ bề mặt trờn của tấm cắt. Trong trường hợp này sự tiếp giỏp núng chảy cú thể chia làm ba phần.
phần thứ nhất được phõn bố giữa bề mặt trờn của tấm cắt và vựng anốt, phần thứ hai được giới hạn bởi kớch thước vựng anốt, phần thứ ba nằm giữa vựng anốt và rỡa dưới của tấm cắt
Ở phần thứ nhất thụng lượng nhiệt tiến vào tấm cắt từ cột hồ quang plasma. Vựng thứ hai- vựng búc tỏch, ngoài ra nhiệt được xỏc định bởi sự sụt điện ỏp anốt trong vựng thứ ba nhiệt trong tấm cắt đi vào như là kết quả của sự đốt núng chảy kim loại trong hai phần đầu vựng một, là tổng lượng nhiệt đi vào tấm từ thụng lượng nhiệt gas được đốt trong cột hồ quang. Trong hai phần
đầu là phần thụđộng của cõn bằng nhiệt, được xỏc định bởi sự toả nhiệt chớnh trong khi cắt tấm, phõn tớch cực là phần sản ra nhiệt trong cột hồ quang được nhỳng vào mạch cắt và sản ra nhiệt trong vựng anốt, bởi vậy nhiệt độ của gas trong hai phần đầu cú giảm xuống một ớt vựng sau anốt khụng cú nguồn chỏy và nhiệt độ của gas giảm xuống nhanh, khi nhiệt độ của gas giảm xuống thấp hơn trị số phỏt nhiệt từ gas nung núng đến kim loại giảm xuống mạnh và bắt
đầu làm nguội của kim loại bắt đầu từ phần này là liờn tục nung chảy kim loại
được thực hiện nhờ được tớch tụ trong sự núng chảy kim loại quỏ nhiệt. Trong phần này tốc độ núng chảy giảm xuống cột hồ quang eo lại. Tất cả những phần này được thấy rừ ràng trờn mặt cắt chớnh núng chảy (hỡnh 4.2) trờn hỡnh vẽ này cho thấy cấu tạo của mặt cắt chớnh diện núng chảy và sự phõn bố đầu plasma cỏc thớ nghiệm được tiến hành với cỏc hỡnh thức sau: Trờn đồng tấm cú độ dày 60mm chọn tốc độ cắt lớn nhất với cỏc thụng số sau đõy dũng điện 800A, Argon + Hyđro lưu lượng tối ưu đường kớnh lỗống phun 6mm. Tốc độ
cắt lớn nhất khi thiết lập chế độ cựng lỳc ngắt mạch động cơ của cơ cấu dịch chuyển đầu plasma và nguồn cung cấp của cột hồ quang, ở vị trớ này khoảng
cỏch đo được giữa trục tõm của đầu plasma và ranh giới tiếp giỏp núng chảy
đi qua bề mặt trờn của tấm cắt, sau khi mẫu được cắt trờn mỏy phay bằng dao phay đĩa, như vậy muốn để cho mạch cắt đi đỳng theo tõm của mỏ cắt plasma
đường viền thu được của mặt tiếp giỏp nong chảy được chuyển sang giống và tương ứng với khoảng cỏch đo dược giữa trục tõm của đầu plasma và mặt tiếp giỏp núng chảy trong khoảnh khắc tắt cột hồ quang mang đến đường viền
đầu plasma .
Tương tự như vậy đó được thực hiện thớ nghiệm thớ nghiệm để cho tốc
độ cắt được thiết lập bằng 5% Vmax trờn (hỡnh 58) cho thấy rằng
1 0 4,5 6,0 1 0 Hỡnh 4.2: Cấu tạo của mặt tiếp giỏp núng chảy
khi tốc độ cho phộp đạt đến lớn nhất mặt tiếp xỳc núng chảy được chia làm ba phần. Phần thứ nhất phõn bổ giữa mặt trờn của tấm cắt và điểm cắt qua của
đường tõm của đầu plasma với đường viền mặt tiếp xỳc núng chảy, khoảng cỏch giữa đường tõm của đầu cắt và ranh giới của mặt tiếp xỳc núng chảy tại mặt trờn của tấm cắt bằng khoảng một nửa lưỡi cắt. Tại điểm cắt nhau của
đường tõm đầu plasma với đường viền của mặt tiếp xỳc núng chảy cho thấy uốn cong mạnh chứng tỏ cú một sự thay đổi mạnh của giỏ trị thụng lượng nhiệt riờng. Điều này cho phộp rỳt ra kết luận rằng vựng anốt được phõn bố
lõn cận với điểm này, nếu kết luận này đỳng thỡ sự khỏc nhau vềđiện ỏp trờn cột hồ quang giữa v = vmax và v = 0,5 vmax phải bằng tớch của cường độđiện
trường trờn phần cột hồ quang chỡm trong hốc cắt trờn khoảng cỏch khỏc nhau dọc theo tõm giữa điểm cắt qua tõm của đầu plasma với đường viền mặt tiếp giỏp núng chảy.
Những thớ nghiệm đó được thực hiện cho thấy rằng sự khỏc nhau giữa cỏc giỏ trị đo được của điện ỏp trờn cột hồ quang là 10v. Sự khỏc nhau trong khoảng cỏch dọc theo tõm giữa điểm cắt qua tõm của đầu plasma với đường viền mặt tiếp xỳc núng chảy và đầu plasma trong trường hợp này là 14mm, cường độ điện trường trờn phần cột hồ quang chỡm trong kim loại được thiết lập 0,7- 0,8v từ tớch ε∆l= 9,8-11,2v cú nghĩa là sự sai lệch giữa giỏ trị tớnh toỏn với giỏ trị thớ nghiệm nằm vào khoảng 1vụn hay 10% nằm trong giới hạn chớnh xỏc của thớ nghiệm.
Thớ nghiệm tương tự cũng đó được thực hiện trờn thộp cú chiều dày 50mm với dũng điện 700A, Argon-Hyđrụ lưu lượng lý tưởng, đường kớnh lỗ ống phun là 6mm với tốc độ 30/h (max) điện ỏp trờn cột hồ quang là 115V, với tốc độ 15m/h - điện ỏp 125v lỳc này sự khỏc nhau giữa cỏc khoảng cỏch giữa mặt trờn của tấm cắt và điểm cắt qua tõm đầu plasma với đường viền của mặt tiếp xỳc núng chảy là 13mm, với ε∆l=9,1-10,4v nghĩa là trong trường hợp này sai số giữa tớnh toỏn và thớ nghiệm khụng quỏ 10%.
Đối với đồng cũng như đối với thộp sự khỏc nhau trong việc chậm trễ(tỏch) của tõm đầu plasma với điểm cắt qua đường viền mặt tiếp giỏp núng chảy với mặt trờn của tấm cắt nằm khoảng 1mm tương ứng với 5,5- 4,5mm và 5-4mm Ngoài ra cỏc thớ nghiệm khụng cho phộp xỏc định sự phõn bổ chớnh xỏc của vết anốt chỉ cú sự thay đổi vị trớ của nú khi chuyển từ tốc độ này sang tốc độ
khỏc, cú thể tớnh được vựng anốt nằm cao hơn điểm cắt của tõm đầu plasma với đường viền mặt tiếp giỏp núng chảy. Khi tốc độ cắt lớn nhất (max) với
đồng thỡ khoảng cỏch giữa điểm này và mặt trờn khụng lớn hơn 10mm với thộp thỡ gần 8mm.
Khi cắt với tốc độ v=0,5vmax trờn thộp cũng như trờn đồng phần trờn của mặt tiếp giỏp núng chảy cú một phần nhỏ nằm ngang với chiều dài gần 20mm, biết được tốc độ cắt, cú thểđỏnh giỏ được một lượng nhiệt là bao nhiờu truyền cho kim loại trờn 1cm chiều dài của mặt tiếp giỏp núng chảy với tốc độ cắt, như vậy cho thấy nhiệt lượng truyền vào tấm tớnh được tỷ lệ thuận với tớch
nc
T
λ . Như vậy đối với Thộp λTnc thấp hơn gần 10 lần so với Đồng, để giảm sai số tớnh toỏn được tiến hành đối với Thộp. Nhiệt lượng cần thiết để làm núng chảy 1cm chiều dài mặt tiếp giỏp núng chảy bằng:
H vb ∆ =4,1 γ
Wnc (61)
Chiều rộng cắt khi tốc độ cắt thấp được tăng lờn một ớt và với v = 0,5vma được lấy là 13mm đặt giỏ trị này vào ta nhận Wnc=5,8kw, với cường độ điện trường là 0,7-0,8v/mm và dũng điện là 700A trờn chiều dài cột hồ quang 1cm, tạo ra được 4,9-5,6kw như vậy khi xỏc định Wnc khụng tớnh đến nhiệt lượng dẫn vào tấmthỡ từđõy suy ra rằng cụng suất chuyển sang kim loại ở phần này vượt quỏ cụng suất được sản ra trong cột hồ quang trờn cựng đoạn đú. Vỡ vậy trren đoạn này xẩy ra sự làm nguội gas đó được đốt núng ở phần trờn ở phần trờn của cột hồ quang bờn trong ống phun. Kết quả này cú ý nghĩa lớn để hiểu rừ mối quan hệ giữa chiều dày tấm cắt, với điện ỏp trờn cột hồ quang với tốc
độ cắt.
Giả sử một vật liệu theo số liệu đó cho chiều dày tấm, cỏc thụng số được ấn định của cột hồ quang, đầu plasma dịch chuyển với một tốc độ thẳng
đều, xỏc định nào đú vượt quỏ tốc độ mà ở đú dẫn đến việc cắt tấm phải ngừng hẳn. Nếu bõy giờ tăng chiều dày tấm thỡ việc cắt phải ngừng ngay, để đảm bảo cho việc cắt tấm được tiếp tục thỡ cần hạ thấp tốc độ dịch chuyển, khi đú sẽ xẩy ra sự chậm lại sau của đường tõm đầu plasma so với mặt tiếp giỏp núng chảy ở lớp phớa trờn của tấm và dẫn đến sự sụt giảm cường độ
Sự chậm lại sau tõm đầu plasma so với bề mặt tiếp giỏp tiếp giỏp núng chảy
ở lớp phớa trờn của tấm cắt dẫn đến sự chỡm quỏ sõu của vựng anốt vào hốc cắt và nhiệt sản ra bự thờm trong cột hồ quang bằng ∆lεI (∆l là sự thay đổi vị
trớ vựng anốt, ε là cường độ điện trường trong cột hồ quang chỡm trong hốc cắt, I là dũng điện) Việc suy giảm sự truyền nhiệt từ cột hồ quang vào tấm cắt
ở lớp phớa trờn và cụng suất được bự thờm nhờ sự kộo dài thờm đoạn cột hồ
quang chỡm vào trong hốc cắt đưa đến việc số nhiệt lượng chuyển đến cho lớp dưới của tấm cắt được tăng lờn đến giỏ trị mà ở đú việc cắt lại bắt đầu được thực hiện hoàn toàn. để khẳng định những luận điểm đó được đưa ra cần thực hiện cỏc thớ nghiệm sau đõy.
Cựng với chế độđú nhưđó thu được ở đường viền tiếp giỏp núng chảy biểu diễn ở (hỡnh 58) đó được thực hiện một cỏch chớnh xỏc ở thớ nghiệm trờn
đồng tấm cú chiều dày 80mm để thiết lập chế độ với tốc độ cắt lớn nhất, tốc
độđú bằng 10,8m/h với điện ỏp trờn cột hồ quang 140v. Phõn tớch cỏc kết quả
nhận được cho thấy, một điện ỏp trờn cột hồ quang tương ứng với một khoảng cỏch dọc theo tõm giữa mặt trờn của tấm cắt và điểm cắt nhau giữa đường tõm
đầu plasma với đường viền tiếp giỏp núng chảy, cú nghĩa là cấu tạo phần trờn của đường viền mặt tiếp giỏp núng chảy xỏc định mức độ nhỳng chỡm của vựng anốt vào hốc cắt và như một hậu quả xỏc định giỏ trị điện ỏp trờn cột hồ
quang. Sau khi uốn cong đường viền mặt tiếp giỏp núng chảy cú dạng thẳng, thực chất là một đoạn thẳng đứng, chiều dài của nú thay đổi ớt cũn phụ thuộc vào độ dày của tấm và bản chất của kim loại cắt. Hỡnh dạng của đoạn đường viền của bề mặt tiếp giỏp núng chảy này cú thể được giải thớch bởi đặc tớnh phụ thuộc vào nhiệt độ, tớnh dẫn nhiệt của Hyđrụ. Sau vựng anốt là sự núng chảy của kim loại được thực hiện do nhiệt đựơc chuyền từ gas đốt núng trong cột hồ quang vào tấm cắt. Phần nhiệt cú thể truyền từ lớp vỏ trờn của tấm cắt cựng với sự núng chảy và đốt chỏy kim loại. Nhưng bộ phận này sẽ khụng thể
thực hiện được để kim loại núng chảy tại mặt tiếp xỳc nhiệt với kim loại cứng cho đến nhiệt độ cao hơn nhệt độ núng chảy nhiều.
Điều này chỉ cú thể xẩy ra khi giỏ trị thụng lượng nhiệt riờng đặc biệt cao, những tớnh toỏn định hướng cho thấy rằng cỏc giỏ trị này vượt quỏ thụng lượng nhiệt riờng thu được khi cắt. Như vậy nguồn nhiệt chớnh truyền vào lớp vỏ dưới của tấm cắt là gas đốt chỏy trong cột hồ quang. Những tớnh toỏn cho thấy, nhiệt độ khối lượng trung bỡnh của gas sau vựng anốt vào khoảng 8000- 100000k, trong vựng (mụi trường) nhiệt độ này tớnh dẫn nhiệt của Hyđrụ giảm xuống theo mức độ nhiệt độ tăng lờn với mức độ rất nhanh đến 35000k cũn sau đú bắt đầu giảm xuống cũn nhanh hơn
Như vậy, lỳc đầu sự giảm nhiệt độ của luồng gas khụng ảnh hưởng nhiều đến giỏ trị thụng lượng nhiệt riờng trong tấm cắt, vậy là cựng một lỳc với sự giảm xuống của nhiệt của nhiệt độ gas thỡ tớnh dẫn nhiệt của nú tăng lờn. Ta cú ở đõy một cơ cấu điều chỉnh bờn trong với mối quan hệ như định ngược, cú thể giải thớch với sự đứng thẳng của đoạn giữa của đường viền núng chảy, độ dài của đoạn thẳng đứng khi dũng điện khụng thay đổi, thực tế
khụng phụ thuộc vào chiều dày của tấm cắt và bản chất của kim loại, cũng chứng minh rằng trờn đoạn này số lượng nhiệt chớnh được truyền vào tấm cắt là do sự toả nhiệt từ lường khớ gas. Nếu như bộ phận nhiệt cơ bản được mang vào đoạn này đểđốt núng chảy kim loại, thỡ chiều dài và hỡnh dạng của đoạn
đường viền núng chảy được phõn bố phớa sau vựng anốt cần phải cú sự phụ
thuộc vào bản chất của kim loại cắt.
Từđõy đặt ra một vấn đề là sự thay đổi của tốc độ dịch chuyển của đầu plasma ảnh hưởng như thế nào đến sự phõn phối thụng lượng nhiệt được truyền từ cột hồ quang vào tấm cắt. Với tốc độ cắt lớn nhất cho phộp khoảng cỏch giữa tõm của đầu plasma và điểm cắt của đường viền mặt tiếp giỏp núng chảy với mặt trờn của tấm cắt nhỏ nhất, số lượng nhiệt truyền cho lớp vỏ phớa
trờn của tấm cắt là lớn nhất, lớp vỏ dưới là nhỏ nhất. Kột quả là từ cỏc lớp vỏ
phớa trờn của hốc mỏ cắt làm núng chảy nhiều hơn lớp vỏ dưúi, mỏ cắt nhận
được sự co dẫn xuống mặt dưới tấm cắt, theo mức độ tốc độ dịch chuyển đầu plasma gảm dần khoảng cỏch giữa tõm của đầu plasma và phần trờn của
đường viền mặt tiếp giỏp núng chảy tăng lờn, dẫn đến sự giảm xuống của thụng lượng nhiệt từ cột hồ quang vào kim loại lớp vỏ trờn của tấm cắt. Liờn quan đến việc số lượng nhiệt ở lại trong gas nhiều hơn bự thờm vào lớp vỏ
dưới tấm cắt, càng giải thớch rừ hoàn cảnh khi giảm tốc độ cắt so với vận tốc Vmax cú sự khỏc nhau về bề rộng mạch cắt giữa phần trờn và phần dưới giảm dần.
Từ điểm cắt hỡnh dạng đoạn đường viền của mặt tiếp giỏp núng chảy trở nờn rừ ràng, tiếp theo là đoạn thẳng đứng (hỡnh 58) sau đoạn thẳng đứng cho thấy uốn cong gấp, chứng minh về sự sụt giảm đỏng kể của cường độ
thụng lượng nhiệt truyền từ cột hồ quang vào tấm cắt, sự sụt giảm đỏng kể
của thụng lượng nhiệt từ gas đốt như vậy được giải thớch rằng sau sự giảm