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