Plasma Aplicatii

of 7 /7
 4.6 Aplicaţii numerice  Aplicaţia 1  Să se calculeze viteze de tăiere cu plasmă a unei piese din oţel inoxidabil cu  grosimea mm 30 = δ  . Tăierea se face cu arc de plasmă folosind aerul ca gaz  plasmagen, iar parametrii electrici sunt:  A 200  I  p  =  , tensiunea plasmei V 80 U a  =  , randamentul electric 84  , 0 1  = η  . Lăţimea tăieturii mm 8 b =  . Caracteristicile de material: densitatea 3 3 m  / kg 10 86  , 7  = γ  , conductivitatea termică  K  / m  / W 60 = λ  , căldura specifică volumică  K  / m  /  J 10 66  , 3 c 3 6 = , temperatura de topire C 1530 o = θ  . Viteza de tăiere se calculează cu formula : θ γ δ η = c b  I U v  p a  unde: a U este tensiunea plasmei,  p  I este curentul din plasmă, b este lăţimea tăieturii, δ  este grosimea piesei, c este căldura specifică masică, γ  este densitatea, θ  este temperatura de topire, 2 1  η η η  =  , 2 η  randamentul termic ce se determină din graficul experimental, figura , funcţie de variabila criterială: θ λ δ η ε =  p a 1  I U  2992 , 4 1530 60 10 30 200 80 74 , 0 3  = = ε   Rezultă: 275 , 0 2  = η .  Prin înlocuire se calculează viteza: h m v / 72 , 8 10 8 , 5599 10 8 10 30 200 80 275 , 0 74 , 0 6 3 3  = =   Aplicaţia 2  Să se calculeze lăţimea tăieturii la tăierea cu pl asmă a unei piese din cupru cu  grosimea mm 20 = δ  , cunoscând că kW  I U  p a 20 =  , 168 , 0 2 1  = =  η η η  , iar viteza de tăiere h m v / 32 =  . Caracteristicile de material ale cuprului: căldura specifică volumică  K m  J c / / 10 45 , 3 3 6 =  , conductivitatea termică  K m W / / 393 = λ  , densitatea 3 3 / 10 93 , 8 m kg =  ρ  , temperatura de topire C o 1083 = θ   Din formula vitezei de tăiere se deduce expresia d e calcul a lăţimii tăieturii: θ δ η = c v  I U b  p a   Prin înlocuire rezultă:

Embed Size (px)

description

Plasma _aplicatii

Transcript of Plasma Aplicatii

  • 4.6 Aplicaii numerice

    Aplicaia 1 S se calculeze viteze de tiere cu plasm a unei piese din oel inoxidabil cu grosimea mm30= . Tierea se face cu arc de plasm folosind aerul ca gaz

    plasmagen, iar parametrii electrici sunt: A200I p = , tensiunea plasmei V80U a = ,

    randamentul electric 84,01 = . Limea tieturii mm8b= . Caracteristicile de

    material: densitatea 33 m/kg1086,7 = , conductivitatea termic K/m/W60= ,

    cldura specific volumic K/m/J1066,3c 36= , temperatura de topire C1530 o= .

    Viteza de tiere se calculeaz cu formula :

    =

    cb

    IUv

    pa

    unde: aU este tensiunea plasmei, pI este curentul din plasm, b este limea tieturii,

    este grosimea piesei, c este cldura specific masic, este densitatea, este

    temperatura de topire, 21 = , 2 randamentul termic ce se determin din graficul

    experimental, figura , funcie de variabila criterial:

    =

    pa1 IU

    2992,41530601030

    2008074,03

    =

    =

    Rezult: 275,02 = .

    Prin nlocuire se calculeaz viteza:

    hmv /72,8108,55991081030

    20080275,074,0633=

    =

    Aplicaia 2

    S se calculeze limea tieturii la tierea cu plasm a unei piese din cupru cu

    grosimea mm20= , cunoscnd c kWIU pa 20= , 168,021 == , iar viteza de

    tiere hmv /32= . Caracteristicile de material ale cuprului: cldura specific

    volumic KmJc //1045,3 36= , conductivitatea termic KmW //393= , densitatea 33 /1093,8 mkg= , temperatura de topire Co1083=

    Din formula vitezei de tiere se deduce expresia de calcul a limii tieturii:

    =

    cv

    IUb

    pa

    Prin nlocuire rezult:

  • Capitolul 4 Tehnologii de prelucrare cu plasm[

    mmmb 38,600638,010831045,31020108,8

    1020168,0633

    3

    ==

    =

    Aplicaia 3

    Variaia experimental a tensiunii plasmei aU funcie de debitul de aer Daer ,

    la tierea cu plasm a unei table din oel inoxidabil cu grosimea mm15= este

    exprimat cu ajutorul vectorilor obinui prin citirea punct cu punct a graficului

    experimental [50]:.

    ][150]140135120110100[90a VU =

    min]/[130]110100807050[40D aer l=

    S se traseze graficul de variaie al vitezei de tiere funcie de tensiunea plasmei i funcie de debitul de aer, folosind Matlab, dac limea tieturii mm2b= ,

    AI p 440= , 75,01 = . Caracteristicile termofizice ale oelului inoxidabil sunt:

    densitatea 33 /1086,7 mkg= , conductivitatea termic KmW //60= , cldura

    specific volumic KmJc //1066,3 36= , temperatura de topire Co1530= .

    Cu ajutorul unei proceduri realizate cu Matlab se trasez graficul

    corespunztor datelor experimentale, figura 4.13:

    Figura 4.13 Dependena experimental Ua=f(Daer)

    Se calculeaz viteza de tiere:

  • Capitolul 4 Tehnologii de prelucrare cu plasm[

    =

    cb

    IU)U(v

    pa

    a

    =

    pa1

    a

    IU)U(

    Va rezulta: ))U(()U( a21a = ;

    Reprezentarea grafic a dependenei v=f(Ua) cu ajutorul Matlab este artat n

    figura 4.14:

    Dependena vitezei de tiere funcie de debitul de aer este dat de relaia i

    reprezentat n figura 4.15:

    =

    cb

    I)D(U)D(v

    paera

    aer

    Figura 4.14 Dependen\a vitezei de t[iere func\ie de tensiunea plasmei

  • Capitolul 4 Tehnologii de prelucrare cu plasm[

    Figura 4.15 Dependena vitezei de tiere funcie de debitul de aer

    Pentru Ua =90V i Ip = 440A, dac grosimea tablei din oel inoxodabil variaz

    ntre 5...50mm, se obine variaia vitezei de tiere funcie de grosimea tablei, figura

    4.16:

    Figura 4.16 Dependena vitezei de tiere funcie de grosimea materialului

    Se constat, din analiza graficelor de mai sus, creterea vitezei de tiere cu

    creterea tensiunii plasmei i respectiv cu creterea debitului de gaz plasmagen.

    Analiza grafic a mrimilor permite determinarea coordonatelor oricrui punct de

    funcionare a instalaiei din punct de vedere al tensiunii plasmei, corelat cu debitul de

    gaz i al vitezei de tiere. Dac grosimea tablei crete scade viteteza de tiere, pentru

    paranetrii electrici constani.

    Aplicaia 4 La tierea unor table din aluminiu cu grosimile de 110mm, 130mm, 150mm se folosete argon i hidrogen, debitul de argon fiind pstrat constant. Tensiunea plasmei Ua funcie de debitul de hidrogen este exprimat vectorial, prin citirea punct

    cu punct a curbelor experimentale din literatura din domeniu [23].

    Cele trei dependene grafice sunt prezentate n figura 4.17. Stiind c s-a lucrat cu Ip= 440A, limea tieturii b= 5,6mm i randamenul

    electric 74,0=e , s se traseze graficul de variaie al vitezei de tiere pentru cele trei

    grosimi de tabl, funcie de tensiunea plasmei i debitul de hidrogen. S se traseze grafic variaia vitezei de tiere funcie de grosimea tablei pentru Ua=100V, Ip=440A. Caracteristicile termofizice ale aluminiului sunt: conductivitatea termic KmJ //220= cldura specific masic KkgJc //950= , densitatea

    33 /107,2 mkg= , temperatura de topire Co658=

  • Capitolul 4 Tehnologii de prelucrare cu plasm[

    Folosind Matlab ca mediu automat de calcul pentru prelucrarea datelor experimentale i a mrimilor de calcul, cu ajutorul relaiilor de calcul prezentate

    anterior se traseaz graficele:

    Figura 4.17 Variaiile experimentale ale tensiunii plasmei funcie de debitul de

    hidrogen la tierea unei table din oel inoxidabil cu grosimea de 15mm

    Figura 4.18 Dependena vitezei de tiere funcie de debitul de hidrogen

    Dependena grafic a vitezei de tiere funcie de tensiunea plasmei este

    prezentat n figura4.19. Se constat creterea vitezei cu creterea tensiunii plasmei, iar

    pentru aceeai valoare a tensiunii plasmei, viteza de tiere crete pentru grosimi mai

    mici ale tablei.

  • Capitolul 4 Tehnologii de prelucrare cu plasm[

    Figura 4.19 Dependena vitezei de tiere funcie de tensiunea plasmei

    #n graficul de mai jos s-a reprezentat comparativ, dependena vitezei de tiere

    fincie de grosimea tablei pentru dou materiale aluminiu i oel inoxidabil. Se poate

    observa c la aceeai parametri electrici ai instalaiei de tiere (Ua i Ip), viteza de

    tiere depinde de caracteristicile termofizice ale materialului i prin urmare viteza de

    tiere este mai mare la aluminiu

    Figura 4.20 Graficul comparativ

    al dependen\ei vitezei de t[iere

    la t[ierea a dou[ materiale:

    aluminiu ]i o\el inoxidabil