فحص تأثير الأمبير وسرعة القطع علي عرض القطع باستخدام التشغيل بقوس البلازما لضبط جودة قطع الأسطح المعدنية من الـ Al سمک 10 مم

نوع المستند : Original Article

المؤلف

أستاذ مساعد بقسم المنتجات المعدنیة والحلى، کلیة الفنون التطبیقیة، جامعة حلوان، مصر

المستخلص

تهدف الدراسة إلي فحص تأثير الأمبير وسرعة القطع علي عرض القطع لضبط جودة قطع أسطح الـ Al سمک 10مم وذلک باستخدام التشغيل بقوس البلازما. والبلازما تقنية بديلة متاحة وغير مکلفة وسريعة مقارنة بغيرها من التقنيات الأخرى کالتشغيل بالقذف النفاث بالماء والحبيبات والتشغيل بحزمة الليزر. تم الأخذ في الاعتبار لقيم الأمبير وسرعة القطع للحصول علي تأثير هذه العوامل علي جودة القطع.تم استخدم المنهج التجريبي لتشغيل 27 عينة بالقطع موزعة في ثلاثة مجموعات وتم استخدام سرعة قطع مختلفة لکل مجموعة على حدة، و9 قيم متدرجة من الأمبير. واشتمل تصميم مسار القطع علي الخط المستقيم والزوايا الحادة والقائمة والمنفرجة وزاوية تقابل الخط المائل مع قوس المنحنى، والخط المنحني. تم فحص وتسجيل قراءات قياسات عرض القطع لجميع النقاط على المسار. وتم مقارنة النتائج ومناقشتها وتمثيلها بيانياً لتحديد القيم التي يمکن استخدامها في الحصول على جودة قطع مثلي. ومن أهم نتائج الدراسة أن بعض القيم التي تم تسجيلها أتاحت عرض قطع أقل باستخدام أمبيرات وسرعات قطع متوسطة وأنتجت جودة قطع أعلى، کما أن استخدام سرعات قطع عالية عند نقطة بداية القطع (ثقب المفتاح) أنتج عرض قطع في الحد الأدنى إلا أن زيادة الأمبيرات کان لها التأثير الأکبر وزادت من عرض القطع.  أيضاً استخدام أمبيرات أقل عند الخط المستقيم لمسار القطع أنتج عرض قطع أقل وبزيادة سرعة القطع أصبح عرض القطع في الحد الأدنى، أما استخدام أمبيرات أعلى أنتج عرض قطع في الحد الأقصى للعينات وللحصول على جودة قطع مناسبة فإن ذلک يتطلب استخدام سرعات قطع أعلي مع أمبيرات أقل لإتاحة عرض قطع في الحد الأدني، وتبين أن العلاقة طردية بين الأمبير وعرض القطع فکلما زاد الأمبير زاد عرض القطع وکلما قل الأمبير قل عرض القطع وزادت جودة القطع. کما قل عرض القطع بخفض الأمبير عند الزاوية القائمة، وزاد عرض القطع بزيادة الأمبير عند نفس سرعات القطع المستخدمة للزاوية القائمة وعند منتصف المنحنى على مسار القطع. وبالإضافة إلى ذلک کانت جودة عرض القطع عند الزاوية المنفرجة والقائمة أقل بکثير من جودة عرض القطع عند الزاوية الحادة وزاوية تقابل الخط المائل مع المنحنى. لکن مع خفض الأمبير قل عرض القطع وزدات جودة القطع، وکان القطع سيئاً عند الزواية الحادة وزاوية تقابل الخط المائل مع قوس المنحنى لذا يجب تجنبها عند تصميم مسار القطع بقوس البلازما.  أيضاً استخدام سرعات قطع عالية عند الزوايا الحادة مع أمبيرات أقل أنتج عرض قطع أقل وجودة أعلى، وأن جميع سرعات القطع والأمبيرات المستخدمة عند الزاوية الحادة والزاوية الناتجة عن تقابل الخط المائل مع المنحنى أنتجت عرض قطع في الحد الأقصى بعکس القطع عند الزاوية القائمة کان عرض القطع أقل وفي الحد الأدنى. کما أن استخدام سرعة منخفضة وأمبير أقل أتاح عرض قطع أقل عند نهاية المنحنى لمسار القطع، وتبين أن العلاقة عکسية بين سرعة القطع وعرض القطع فکلما زادت السرعة قل عرض القطع وزادت جودة القطع، وکلما قلت سرعة القطع زاد عرض القطع وقلت معه جودة القطع، کما أن سمک 10مم للألومنيوم منع حدوث صهر لحواف القطع أثناء التشغيل وساعد السمک الأعلى على الاحتفاظ بالدخل الحراري للتشغيل بخلاف السماکات الرقيقة. کما تبين صعوبة ضبط قطع السماکات الرقيقة للألومنيوم بسبب احتفاظ السطح بالحرارة المتولدة من التشغيل وانصهاره. وکانت أقل قراءة 2,217مم عند الزاوية القائمة نتيجة استخدام القيم 190أمبير مع سرعة قطع 1100مم/د وجهد القوس 130 فولت وضغط غاز4,2 باروتعد الأمثل للحصول علي عرض قطع في الحد الأدني وجودة قطع أعلي.

الكلمات الرئيسية


Abouzaid, A., Newishy, M., & AlQotari, I. (2018). The effect of machining parameters on 0.8 mm thickness brass thin sheets using plasma arc technique for optimizing cutting quality of metal products. The  5th international conference of Applied Arts [CD ROM]: International Design Journal. Received for peer reviewing on March 18 2018, accepted for publication 23 April 2018, and should be appear on line on 15th May 2018.
2.    Ananthakumar, K., Rajamani, D., Balasubramanian, E. and Davim, J.P., 2019. Measurement and optimization of multi-response characteristics in plasma arc cutting of Monel 400™ using RSM and TOPSIS. Measurement, 135, pp.725-737, Received on 14 May 2018, Revised 30 October 2018, Accepted 1 December 2018. From ScienceDirect database. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2018.12.010
3.    Bhowmick, S., Basu, J., Majumdar, G. and Bandyopadhyay, A., 2018. Experimental study of plasma arc cutting of AISI 304 stainless steel. 7th International Conference of Materials Processing and Characterization. Materials Today: Proceedings, 5(2), pp.4541-4550, from ScienceDirect database.https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.12.024.
4.    Blanks, C. F. S. (1986). Selected Abstracts of Materials Literature.‏
5.    Bini, R., Colosimo, B.M., Kutlu, A.E. and Monno, M., 2008. Experimental study of the features of the kerf generated by a 200 A high tolerance plasma arc cutting system. Journal of materials processing technology, 196(1-3), pp.345-355. Received 10 May 2006, received in revised form 1 February 2007, accepted 29 May 2007. From ScienceDirect database. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.05.061
6.    BOC. (2011). Facts about plasma technology and plasma cutting. Plasma working group at Linde AG, Linde Gas Department, and specialists from the company Kjellberg Finsterwalde Elektroden und Maschinen GmbH. Auckland: NewZealand.
7.    Dong, Y., Zheng, K., Fernandez, J., Li, X., Dong, H. and Lin, J., 2017. Experimental investigations on hot forming of AA6082 using advanced plasma nitrocarburised and CAPVD WC: C coated tools. Journal of Materials Processing Technology, 240, pp.190-199. Received 26 April 2016, received in revised form20 September 2016, accepted 24 September 2016, available online 28 September. From ScienceDirect database. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2016.09.023
8.    Gangil, M., Pradhan, M. K., & Purohit, R. (2017). Review on modelling and optimization of electrical discharge machining process using modern Techniques. Conference Committee Members of 5th International Conference of Materials Processing and Characterization. Mater. Today Proc., 4(2), 2048-2057, from ScienceDirect database. https://doi-org.sdl.idm.oclc.org/10.1016/j.matpr.2017.02.050
9.    Kandpal, B. C., & Singh, H. (2015). Machining of aluminium metal matrix composites with electrical discharge machining-a review. 4th International Conference on Materials Processing and Characterization. Materials Today: Proceedings, 2(4-5), 1665-1671, from ScienceDirect database.‏ https://doi.org/10.1016/j.matpr.2015.07.094
10. Klimpel, A., Cholewa, W., Bannister, A., Luksa, K., Przystałka, P., Rogala, T., Skupnik, D., Cicero, S. and Martín-Meizoso, A., 2017. Experimental investigations of the influence of laser beam and plasma arc cutting parameters on edge quality of high-strength low-alloy (HSLA) strips and plates. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 92(1-4), pp.699-713, 23 May 2016 / Accepted: 1 February 2017 / Published online: 3 March 2017. From SprinkerLink database. https://doi.org/10.1007/s00170-017-0119-2
11. Kudrna, L. and Merta, M., 2017. The technology of plasma cutting on a CNC machine. International Multidisciplinary Scientific GeoConference: SGEM: Surveying Geology & mining Ecology Management, 17(1.3), pp.949-956, from ProQuest database. doi:10.5593/sgem2017/13
12. Shakhashiri, B. Z. (2012). Chemical of the week: aluminum. University of Wisconsin: SciFun. org.‏
13. Salonitis, K., & Vatousianos, S. (2012). Experimental investigation of the plasma arc cutting process. Procedia cirp, 3, 287-292, from ScienceDirect database. https://doi.org/10.1016/j.procir.2012.07.050
14. https://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A3%D9%84%D9%88%D9%85%D9%86%D9%8A%D9%88%D9%85#cite_note-28.
15.         https://www.hypertherm.com/hypertherm/hyperformance/hyperformance-hpr130xd