Features of using air-plasma cutting technology for manufacturing of helical flights and auger billets

Abstract

Запропоновано нові технологічні способи отримання гвинтових (ГЗ) і шнекових (ШЗ) заготовок, які базуються на використанні процесів повітряно-плазмового різання товстостінних трубних та штучних порожнистих заготовок. Описано особливості їх реалізації. Зокрема, обґрунтовано недоцільність застосування такої технології при виготовленні згаданих заготовок із міді, алюмінію та їх сплавів, а також сталей загального призначення, конструкційних вуглецевих сталей, а також сталей підвищеної та високої оброблюваності різанням. ЇЇ доцільно використовувати при виготовленні заготовок із матеріалів (високоміцних, корозійностійких, жаростійких та жароміцних сталей і сплавів), обробка яких тиском і різанням є ускладненою. Висвітлено результати дослідження впливу швидкості різання на форму профілю поперечного перетину витків згаданих заготовок. Показано, що запропонований спосіб забезпечує отримання ШЗ зі значною шорсткістю гвинтових поверхонь через непрорізування порожнистої заготовки зі сторони внутрішньої крайки витків, а також ГЗ профіль поперечного перерізу яких має форму трапеції з опуклими криволінійними, а також з прямолінійними бічними сторонами, але з різним об’ємом міжвиткового простору; прямокутника; оберненої трапеції з криволінійними випуклими бічними сторонами. Проведено дослідження вартості виконання робіт щодо виготовлення ГЗ залежно від висоти її витка для двох типів виробництв: одиничного (довжина витків до 50 м) та серійного (довжина витків до 2000 м) і двох видів матеріалів (вуглецеві конструкційні якісні та леговані сталі (сталі 45, 18Х2Н4ВА, 20Х) (група матеріалів 1) та корозійно-стійкі (нержавійні) сталі (AISI 321, AISI 316Ti) (група 2). Вартість виконання робіт складається з показників вартості (P1, P2) попереднього пробивання отвору та вартості (Q1-Q4) вирізування одного витка, довжина зовнішньої крайки якого становила 1 м. Зокрема встановлено, що виготовлення згаданих заготовок з обох груп матеріалів у серійному виробництві на 20–25% дешевша, ніж в одиничному. Вартість отримання ГЗ в обох типах виробництв із нержавійних сталей на 49–52% більша, ніж при їх отриманні з матеріалів першої групи. Визначено співвідношення вартості пропалювання згаданих матеріалів на початковому етапі повітряно-плазмового різання в різних типах виробництв відносно вартості вирізування 1 м довжини зовнішньої крайки витка. Запропоновано рекомендації щодо зниження вартості реалізації такого технологічного переходу. Аналіз вартості виконання робіт показав перспективність використання розглянутої технології в умовах різних типів виробництв.

The features of manufacturing helical flights and auger billets, implemented by air-plasma cutting in a spiral of thick-walled tubular and piece hollow blanks are described in article. It allows to obtain such blanks from high-alloy, corrosion-resistant and heat-resistant steels, the processing of which is difficult by pressure and cutting. The conditions for the rational use of such technologies are determined.