Arc efficiency and kerf width in plasma arc cutting process

플라즈마 절단공정에서의 아아크 효율과 절단폭

Plasma arc cutting is a fusion cutting process in which a gas constricted arc is employed to produce high temperature, high velocity jet at the workpiece. Even though the plasma arc cutting has been wid¬ely used in the industry, very little work has been done on the analysis of the process. In this paper, the kerf width was numerically analyzed by soving the temperature distribution in base metal under consideration of the latent heat effect. In modelling the heat flow problem, the heat intensity of the plasma arc was assumed to have a Gaussion distribution in the transverse direction and expone¬ntially decreasing in the thickness direction. The thermal efficiency and the heat input ratio of the top surface were experimentally deterimned for various thickness and cutting conditions, and used in numerical calculation of the kerf width. The experimental results were in eonsiderabely good agreement with the theoretically predicted kerf width.

플라즈마 절단은 산업계에서 널리 사용되고 있으나 공정의 해석에 대한 연구는 매우 부족하다. 본 연구에서는 알미늄판재에 나타나는 온도분포를 해석함으로써 절달폭을 이론적으로 예측하고 자 하였다. 열유동을 해석하는데 있어서, 플라즈마 아아크의 강도가 폭방향으로는 정상분포 (Gaussian distribution)을 갖고 두께방향으로는 지수함수적으로 감소한다고 가정하였다. 측정된 아아크효율을 이용한 계산결과 이론적으로 예측된 절단부의 크기 및 형상이 실험치와 매우 잘 일치하였으며, 따라서 제안된 해석방법은 플라즈마 절달공정의 해석에 유용하게 적용될 수 있 었다.