HU222214B1 - Eljárás és berendezés munkadarabok, különösen finomlemezek részleges felhevítésére - Google Patents

Abstract

A találmány olyan eljárást ismertet, amely munkadarabok (138),különösen finomlemezek részleges felhevítésére alkalmas, és amelyneksorán a munkadarabokat (138) anód és katód között húzott ív általlétrehozott plazmával hevítik, és a plazmát az anód és a katódtávolságának megfelelő átütési feszültséget meghaladófeszültségimpulzussal állítják elő, és a munkadarabok (138) hevítésétegymást követő plazmaimpulzusok sorozatával végzik, miközben amunkadarabokat (138) az anód és a katód előtt mozgatják, és az anódotés a katódot a munka- daraboktól (138) állandó távolságban tartják,valamint a plazmaimpulzus ismétlődésének frekvenciáját 7 Hz és 100 Hzközött választják meg. A találmány szerinti eljárás megvalósításáraszolgáló berendezés munkadarabok, különösen finomlemezek hevítésérealkalmas, amely feszültségforrásból (132) és két, tömlőcsonkkalgázforráshoz csatlakozó, átfolyórendszerű kamrával ellátottközdarabbal egymáshoz illesztett csatlakozóegységből van kialakítva,és a berendezés olyan elektromos feszültségforrással (132) vanellátva, amelyhez katód, valamint anód van csatlakoztatva, amelyekközött a kamrával összeköttetésben lévő fúvókanyílás van kialakítva,és a feszültségforrás (132) az anód és a katód távolságának megfelelőátütési feszültséget meghaladó feszültségimpulzusok szolgáltatásáraalkalmasan van kialakítva, továbbá a fúvókanyílás tengelyiránybankinyúló, és belső terével előkamrát meghatározó gyűrűvel vankörülvéve. ŕ

Description

A leírás terjedelme 14 oldal (ezen belül 6 lap ábra)

HU 222 214 Β1 zés munkadarabok, különösen finomlemezek hevítésére alkalmas, amely feszültségforrásból (132) és két, tömlócsonkkal gázforráshoz csatlakozó, átfolyórendszerű kamrával ellátott közdarabbal egymáshoz illesztett csatlakozóegységből van kialakítva, és a berendezés olyan elektromos feszültségforrással (132) van ellátva, amelyhez katód, valamint anód van csatlakoztatva, amelyek között a kamrával összeköttetésben lévő fuvókanyílás van kialakítva, és a feszültségforrás (132) az anód és a katód távolságának megfelelő átütési feszültséget meghaladó feszültségimpulzusok szolgáltatására alkalmasan van kialakítva, továbbá a fuvókanyílás tengelyirányban kinyúló, és belső terével előkamrát meghatározó gyűrűvel van körülvéve.

A találmány tárgya eljárás munkadarabok, különösen finomlemezek részleges felhevitésére, amelynek során a munkadarabokat két elektróda között húzott ív által létrehozott plazmával hevítjük, és a plazmát az elektródák távolságának megfelelő átütési feszültséget meghaladó feszültségimpulzussal állítjuk elő, valamint az eljárás megvalósítására szolgáló berendezés, amely két, tömlőcsonkkal gázfonáshoz csatlakozó, átfolyórendszerű kamrával ellátott közdarabbal egymáshoz illesztett csatlakozóegységből van kialakítva, továbbá a csatlakozóegységben katódvezetó furat van kiképezve, és a berendezés olyan elektromos feszültségforrással van ellátva, amelyhez a katódvezetó furatban elrendezett katód, valamint a katód körül, a katódvezetó furattal egytengelyűén elrendezett hengeres, csőszerű anód van csatlakoztatva, amelyek között a kamrával összeköttetésben lévő fuvókanyílás van kialakítva, továbbá az anód és a katód elektromosan el vannak szigetelve egymástól.

A technika állásának megfelelő, a munkadarabok hevítését szolgáló ismert megoldások lényegében folyamatosan áramló plazmát alkalmaznak, többnyire acéltárgyak felületi edzésének céljából.

Más eljárásokhoz, mint például hegesztéshez, különösen finomlemezek ponthegesztéséhez, vagy kivágás készítéséhez vékony fémtárgyakon, a megfelelő hevítéshez többnyire lézersugarat vagy elektronsugarat alkalmaznak. Az US 5 451 739 és az US 5 773 792 számú szabadalmi leírások olyan eljárást és berendezést ismertetnek, ahol lényegében folyamatosan áramló plazmával végzik a hevítést, és ahol természetszerűen az anódra és a katódra a gyújtófeszültséget meghaladó feszültséget kell kapcsolni. Az US 5 773 792 számú irat szerinti megoldás esetében egy plazmagenerátorhoz két párhuzamosan kapcsolt feszültségfonás tartozik, és az egyiket csak égő gyújtásához használják.

Az említett megoldások hátránya egyrészt, hogy a lézerhegesztési eljárás a hegesztendő alkatrészek nagyon költséges előkészítését igényli, mivel ezeket nagy pontossággal kell összeilleszteni, hogy lézersugár segítségével össze lehessen őket hegeszteni. Ugyanez elmondható az elektronsugaras eljárás vonatkozásában is. Ezenfelül egy ilyen eljárás megvalósításához szükséges berendezés, konstrukciós szempontoknál fogva is, nagyon drága.

Sokkal kevésbé költséges a US 5 451 739 számú iratban feltárt megoldás, ahol azonban folyamatosan égő plazmával dolgoznak, és az állandó plazmakapcsolat miatt az égő belső anyagából leváló erozív részek a munkadarabba jutnak, nem is beszélve arról, hogy a folyamatos hőterhelés következtében elsősorban a vékony munkadarabok vetemedésének kockázata igen jelentős.

Az olcsó és mégis megfelelő eredménnyel járó megoldás az lenne, ha a lézeres eljárások helyett olyan, plazmával dolgozó eljárást alkalmazhatnánk, amelynek során a munkadarab nem károsodik, például nem vetemedik.

Találmányunk célja ezen hátrányok kiküszöbölése, valamint az elöljáróban említett megoldások továbbfejlesztésére szolgáló olyan eljárás kidolgozása, amely a munkadarabok egyszerű és olcsó hevítését, különösen a ponthegesztéssel történő gyártást, vagy kivágások átégetéssel történő kialakítását minőségi engedmények nélkül lehetővé teszi.

Célkitűzésünket olyan eljárás kidolgozásával értük el, amely munkadarabok, különösen finomlemezek részleges felhevítésére szolgál, és amelynek során a munkadarabokat két elektróda között húzott ív által létrehozott plazmával hevítjük, és a plazmát az elektródák távolságának megfelelő átütési feszültséget meghaladó feszültségimpulzussal állítjuk elő, továbbá a munkadarabok hevítését egymást követő plazmaimpulzusok sorozatával végezzük, miközben a munkadarabokat az elektródák előtt mozgatjuk, és az elektródákat a munkadaraboktól állandó távolságban tartjuk, valamint a plazmaimpulzus ismétlődésének frekvenciáját 7 Hz és 100 Hz között választjuk meg.

A hevítést célszerűen védőgáz-atmoszférában végezzük.

A plazmaimpulzus időtartamát előnyösen 10~⁵ s és 1 s között, még előnyösebben 10~⁴ s és 10'¹ s között választjuk meg.

Célkitűzésünket szolgálja továbbá az a munkadarabok, különösen finomlemezek hevítésére alkalmas berendezés is, amely két, tömlőcsonkkal gázforráshoz csatlakozó, átfolyórendszerű kamrával ellátott közdarabbal egymáshoz illesztett csatlakozóegységből van kialakítva, továbbá a csatlakozóegységben katódvezetó furat van kiképezve, és a berendezés olyan elektromos feszültségforrással van ellátva, amelyhez a katódvezetó furatban elrendezett katód, valamint a katód körül, a katódvezető furattal egytengelyűén elrendezett hengeres, csőszerű anód van csatlakoztatva, amelyek között a kamrával összeköttetésben lévő fuvókanyílás van kialakítva, továbbá az anód és a katód elektromosan el vannak szigetelve egymástól, és a feszültségforrás az anód és a katód távolságának megfelelő átütési feszültséget meghaladó feszültségimpulzusok szolgáltatására alkal2

HU 222 214 Β1 másán van kialakítva, továbbá a fúvókanyílás tengelyirányban kinyúló, és belső terével előkamrát meghatározó gyűrűvel van körülvéve.

A feszültségforrás célszerűen olyan kondenzátortelep, amely töltőáramkörrel van összeköttetésben, kimenetéhez pedig az anód és a katód van csatlakoztatva.

Az anód és a katód előnyösen különálló, járulékos gyújtókészülékkel van összekapcsolva.

A feszültségforrás kedvezően egyenirányító kapcsolással kiegészített tápegységgel van ellátva, amelynek negatív pólusa a kondenzátortelep negatív pólusához, pozitív pólusa pedig munkadarabokhoz van csatlakoztatva.

A találmány szerinti eljárás során tehát rövid hullámhosszú, nagy kinetikus energiájú plazmaimpulzusok ütköznek a munkadarabba. Ezek a plazmaimpulzusok az anód és a katód között fellépő olyan feszültségimpulzus hatására jönnek létre, amelyek amplitúdója az anód és a katód közötti átütési feszültséget meghaladja.

A találmány szerinti eljárás és berendezés alkalmazásával lehetővé válik viszonylag kevéssé előkészített munkadarabok ponthegesztéssel történő összekötése is. Lényegében az elektromos ellenállás-ponthegesztés esetében is szükséges előkészítési fok elegendő.

Az anód-katód távolságnak megfelelő átívelési feszültség túllépésével történő ívgyújtásnál nagyon nagy kilépősebességű piazmaimpulzus képződik, és ez kifejezetten nagy kinetikus energiával csapódik az összehegesztendő munkadarabokba. Az ilyen módon létrehozott plazmaimpulzusok nagyon magas, 20 000 °C és 50 000 °C közötti hőmérsékletet érnek el, és rövid, mindössze 10^-5 s és 1 s közötti élettartamuk ellenére kielégítően megolvasztják az összehegesztendő munkadarabok egymásra fektetett felületeit, biztonságos kötést létrehozva.

A találmány szerinti eljárás és berendezés alkalmazásával elkerüljük oxidréteg keletkezését a munkadarab felületén, ahol a plazma létrehozására fordított gáz, többnyire Ar vagy He, egyúttal és célszerűen, védőgázként is szolgál.

A találmány szerinti eljárás és berendezés alkalmazásával beérhetjük kis teijedelmű berendezésekkel, illetőleg plazmaégőkkel, amelyek rövid ideig üzemelve is viszonylag nagy teljesítményt adnak le.

A találmány szerinti eljárással és berendezéssel hegesztett pontsorokból létrehozott hegesztési varratot is kialakíthatunk.

A találmány szerinti berendezés egyszerű módon, egyedi plazmaimpulzust gerjeszt. Ezen túlmenően, a plazmaégő előkamrája az egymáshoz rögzítendő munkadarabokra illeszthető, aminek következtében az a lehetőség is kihasználható, hogy az elektródák és a munkadarabok közötti távolságot, egyszerű módon, állandó értéken tarthassuk. Továbbá ezáltal az egyes hegesztési pontok védőgáz-atmoszférában történő előállítása is a legegyszerűbb módon valósítható meg, mivel a plazma gázáramlásának folyamatos fenntartása folytán a plazmagáz, például Ar vagy He, betölti az előkamrát.

Egyedi hegesztési pontokból álló varrat készítése esetén csupán előtolásról, vagyis a plazmaégő és a munkadarab egymáshoz viszonyított relatív mozgatásáról, valamint a plazmaégő elektródjai által létrehozott plazmaimpulzusok folyamatos előállításáról kell gondoskodnunk.

A találmány szerinti berendezés esetében egyszerű módon lehetővé válik a hevítendő munkadarabok nagyon rövid plazmaimpulzusok sorozatával történő hevítése. A működés kezdetén a kondenzátortelep töltése túllépi az anód-katód távolság átütési feszültségét, és ezáltal az ívképződéshez szükséges feszültséget, aminek következtében a kondenzátortelep kisül. Az ív azonnal megszakad, mihelyt a kondenzátortelep feszültsége az ív égésfeszültsége alá esik. A kondenzátortelep töltőáramkörének és a kisütő áramkörnek megfelelő, az időállandókat figyelembe vevő méretezésével lehet az ív időtartamát, - ahogy az ismétlések frekvenciáját is -, minden egyes ciklusban beállítani. Ilyen módon mindig csak nagyon rövid ívkisülés hozza létre a plazmaimpulzusokat, és a környező gázok nagyon gyors felhevülésének következtében a plazmaégő kamrájának kilépőnyílásán nagyon nagy sebességgel lépnek ki, majd az összehegesztendő munkadarabokra, vagy egy kivágással ellátandó tárgyra ütköznek, és magas hőmérsékletüknek köszönhetően a munkadarabot megolvasztják, vagy átolvasztják.

A találmány szerinti berendezés, a plazmaimpulzus szükséges mértékű, rövid (például 10-⁵-től 1 s) impulzusidejével, és 7 Hz-100 Hz-es ismétlési frekvenciájával a megmunkálandó tárgy kíméletes hevítését valósítja meg. Az egyes plazmaimpulzusok említett rövid élettartama révén a munkadarab hőterhelése csekély, így a vetemedés veszélye nagyon vékony, vagy vékony falú munkadarab esetében is messzemenően elkerülhető.

Az anód és a katód előnyösen, különálló gyújtóberendezéssel van összekapcsolva. Ez lehetővé teszi, hogy az ív gyújtása ne történjen az anód-katód távolság átütési feszültségének elérése előtt, ezáltal az ív élettartamát és a plazmaimpulzus időtartamát tetemesen lerövidíthetjük anélkül, hogy a kondenzátortelep kisütő áramkörének különösen alacsony ohm-os ellenállású kialakítására kellene - meglehetősen sokat - költeni.

Megoldható az is, hogy a plazmaégő feszültségellátását kondenzátortelep helyett váltakozó áramú ipari elektromos hálózatról, vagy gyújtókésleltetővei összekapcsolt, nagyfrekvenciás feszültségforrásról oldjuk meg. Emellett a különböző anyagokból készült elektródák esetében biztosítani kell, hogy csak azonos fázisban lévő félhullámokat kapcsoljunk rájuk úgy, hogy a különböző elektródákra mindig ugyanolyan fázisban lévő feszültségimpulzus jusson, és lényegében ugyanolyan viszonyok alakuljanak ki, mint az egyenfeszültségű impulzusokkal, például kondenzátortelepről ellátott plazmaégőknél.

Megegyező anyagból készült elektródák esetében mindkét elektródára különböző fázisú impulzusok kapcsolhatók.

Plazmaégőknél, hosszabb élettartam elérése érdekében, rendszerint különböző anyagú és mindig azonos fázisban működtetett elektródákat alkalmaznak, a leírásban és az igénypontokban, az anódról és a katódról általánosságban beszélünk.

HU 222 214 BI

Különösen olyan alkalmazásoknál, ahol nagy teljesítményű plazmaégőre van szükség, például kissé vastagabb lemezek hegesztési pontok sorából álló varrattal történő összeerősítésénél, a feszültségforrás célszerűen egyenirányító kapcsolással kiegészített tápegységgel is el van látva, amelynek negatív pólusa a kondenzátortelep negatív pólusához, pozitív pólusa pedig munkadarabhoz van csatlakoztatva.

A találmány szerinti eljárás és berendezés esetében kisebb kondenzátortelep is elegendőnek bizonyulhat, mivel az energiaszükséglet egy részét a hálózati tápegység biztosítja. Továbbá, a munkadarabok hálózati, például a tápegység pozitív pólusához történő csatlakoztatása révén a plazmaimpulzus előnyös összpontosítása és energiájának nagyon kis felületre történő koncentrációja valósul meg. Ezáltal két munkadarab viszonylag kis energiabevitellel és kis felületen biztonságosan összehegeszthető és a környező területek felmelegedése minimalizálható, ennek következtében pedig csökken a munkadarab vetemedésének veszélye.

A találmány szerinti eljárást és berendezést a továbbiakban a mellékelt rajz alapján ismertetjük részletesen. A rajzon az

1. ábra: a találmány szerinti berendezés metszete, a

2. ábra: az 1. ábra szerinti berendezés felülnézete, a

3. ábra: az 1. és 2. ábrán látható berendezés metszete nagyítva, a

4. ábra: az anód hűtőközegkamrájának metszete, az

5. ábra: a központosító hüvely metszete, a

6. ábra: a berendezés feszültségellátásának egyik kiviteli alakja, a

7. ábra: berendezés feszültségellátásának további kiviteli alakja.

A találmány szerinti berendezés 1. ábrán látható kiviteli alakjában a berendezés gépi befogására szolgáló 1 ’ fogószár van elrendezve, amelyben hűtőközeg bevezetésére alkalmas 9’ csőcsonkok befogadására szolgáló tengelyirányú 4’ furatok vannak kialakítva. A 9’ csőcsonkoknak az Γ fogószáron kívül eső szakaszain külső 29 menet van kiképezve, amelyhez 6 csatlakozókábel 31 kábelsaruját rögzítő 30 csavaranyák csatlakoznak (1. és 2. ábra).

Ahogy az 1. ábrán látható, a 9’ csőcsonk, rugóval rögzített nyugalmi helyzetében, kifelé túlnyúlik az Γ fogószár 38 homlokfelületén, és modulfelépítésű 11’ plazmagenerátor köpenyébe nyúlik be. Ugyanez áll az 1’ fogószárra felszerelt 1Γ plazmagenerátorba benyúló 3’ gázbevezető elemre is.

A 9’ csőcsonkok hátsó vége hűtővíz bevezetésére szolgáló tömlő befogadására van kiképezve. Továbbá az 1 ’ fogószárban a 2. ábrán látható, kívülről 33 hernyócsavarral lezárt sugárirányú 32 járattal érintkező 3’ gázbevezető elem közelében 32 járatba torkolló, tengelyirányú 34 furat helyezkedik el, amelybe 36 gáztömlőre szerelt menetes 35 tömlőcsonk illeszkedik, amelyeken át a plazma létrehozásához szükséges gázt vezetjük be.

A 2. ábrán bemutatott 3’ gázbevezető elem a sugárirányú 32 járat környezetében 37 résekkel van ellátva, amelyeken át a gáz a 3’ gázbevezető elem belsejébe áramolhat. A 3’ gázbevezető elem helyzetét, a 3’ gázbevezető elembe csavart 39 csavarorsóval rögzítjük.

Ugyancsak a 2. ábrán figyelhető meg, hogy a modulfelépítésű 11’ plazmagenerátort 40 csőbilincs tartja, amelynek az 1’ fogószár 38 homlokfelületén tartott, rögzített része 42 csappal van rögzítve. A 40 csőbilincs 43 csuklóval van ellátva, amelynek tengelye merőleges az 1’ fogószár tengelyére.

A 2. ábrán látható 87 csavarokkal a 3. ábrán bemutatott 45, 63 csatlakozóegységek és 55 közdarab van összeerősítve, ezzel all’ plazmagenerátor modulrendszerű felépítését biztosítjuk.

A 3. ábrán látható, hogy all’ plazmagenerátorba elektromosan jól vezető 18’ rögzítőelem segítségével 19’ katód feszül be. A 18’ rögzítőelem a szokásos módon, 44 tokozatban helyezkedik el, amely 45 csatlakozóegységbe van becsavarozva.

A 45 csatlakozóegység 46 hűtőközegkamrával van ellátva, amely sugárirányú 47 járaton át 48 beömlőnyílással van összeköttetésben. A 11’ plazmagenerátor a 48 beömlőnyílással egy vonalban lévő 9’ csőcsonkokkal van az 1’ fogószárra szerelve.

A 18’ rögzítőelem megfeszítésére és meglazítására 49 feszítőanya szolgál, amely két, a 44 tokozat felső homlokfelületéhez illeszkedő és a hűtőközeg elszivárgását megakadályozó 50 tömítőgyűrűvel van megtámasztva, ehhez hasonlóan a 44 tokozat a 46 hűtőközegkamrát tömítő és a 45 csatlakozóegységhez illeszkedő 51 tömítőelemmel van megtámasztva.

Az 1. ábrán is látható 40 csőbilincs a 45, 63 csatlakozóegységek 85 peremeinek közelében 86 könnyítésekkel van ellátva, ezáltal elkerülhető a rövidzárlat a két 45, 63 csatlakozóegység között.

A 19’ katód mindkét végén kúpszerűen van kiképezve.

A 3. ábrán részletesen megfigyelhetjük all’ plazmagenerátort. Láthatjuk, hogy a 46 hűtőközegkamra további tömítése céljából a 45 csatlakozóegységben kialakított, és a 44 tokozatot befogadó 53 furat hornyában 52 O gyűrűt helyeztünk el.

A 19’ katódnak a 18’ rögzítőelem megfeszítésekor történő, tengelyirányú beállításának rögzítése érdekében a 49 feszítőanya 90 menetes furattal van ellátva, amelybe a 18’ rögzítőelembe benyúló, 91 támcsavar illeszkedik. A 91 támcsavar sima 94 fejjel van ellátva, amelyen a 18’ rögzítőelem belső tömítését szolgáló 95 O gyűrű befogadására alkalmas, körbefutó hornyot alakítottunk ki.

A 91 támcsavar helyzetének rögzítését - mivel a 91 támcsavar a homlokfelületén kialakított 93 horonyba helyezhető csavarhúzóval állítható -, 92 ellenanya segítségével végezhetjük, amely egyidejűleg a 19’ kátédhoz illeszkedő 91 támcsavar és a 49 feszítőanya között elfordulásbiztos kötésről gondoskodik.

Mivel a 18’ rögzítőelem megfeszítése révén a 91 támcsavar rögzítve van, a 19’ katód a 18’ rögzítőelemtől 15’ anódhoz viszonyítva többé nem mozdulhat el, a 49 feszí4

HU 222 214 Bl tőanya a 45 csatlakozóegység homlokfelületén fekszik és a 15’ anód ezzel szemközt van rögzítve.

A 45 csatlakozóegység, amely a 19’ katód befogására és elektromos csatlakoztatására szolgál, közbeiktatott 54 tömítéssel 55 közdarabra fekszik fel, amely elektromosan szigetelő anyagból, például kerámiából készült. Az 55 közdarabban 27’ kamra van kialakítva, amely sugárirányú 56 járat révén 57 csatlakozónyílással van összeköttetésben.

A sugárirányú 47, 56 járatok körbefutó 58 hornyokkal vannak ellátva, amelyekben 59 O gyűrűk helyezkednek el. Ezek a 47, 56 járatokba benyúló 9’ csőcsonkok és a 3’ gázbevezető elem szigetelését látják el.

A 27’ kamrában 59’ elosztógyűrű van elrendezve, amelyben a sugárirányú 56 járat közelében kisebb, majd az 59’ elosztógyűrű kerülete mentén egyre nagyobb átmérővel rendelkező 60 furatok vannak kialakítva. A 19’ katód az 59’ elosztógyűrű tengelyirányú furatában helyezkedik el. Az 55 közdarab belső fala és az 59’ elosztógyűrű között gyűrű alakú 61 tér marad.

Az 55 közdarab 62 tömítés közbeiktatásával csatlakozik az anódoldali 63 csatlakozóegységhez. A 63 csatlakozóegységben belső 65 menetbe illesztett 64 feszítőhüvely van csavarozva, valamint 66 tömítés van elrendezve az anódoldali 63 csatlakozóegység és a 64 feszítőhüvely homlokfelülete között.

A 64 feszítőhüvely egyik végén kúpos 67 illesztőfelület van kiképezve, amelyre a 15’ anód 69 fejének ellenirányban kúpos 68 köpenyfelülete illeszkedik, amely a 64 feszítőhüvelyhez és az anódoldali 63 csatlakozóegységhez hasonlóan, elektromosan jól vezető anyagból készült.

A 15’ anód 69 fejével ellentétes végén további 70 fej található, amely közbeiktatott 71 tömítés révén az anódoldali 63 csatlakozóegységben kiképzett vállrészén fekszik fel. A 15’ anód a 63 csatlakozóegység 46 hűtőközegkamráján nyúlik át.

A 15’ anód tengelyirányban átmenő 72 furattal van ellátva, amelyben elektromosan szigetelő anyagból, például kerámiából készült 73 hüvely van elrendezve, és a 19’ katód a 73 hüvely belsejében helyezkedik el.

A 45 csatlakozóegység és az anódoldali 63 csatlakozóegység 46 hűtőközegkamrái 78 átömlőjárattal vannak összekötve.

Az 78 átömlőjárat lényegében a 45 csatlakozóegységben lévő, illetőleg az anódoldali 63 csatlakozóegységben lévő tengelyirányú 79 furatokból, és a sugárirányú 47 járatokkal egytengelyű 80 furatokból áll, amelyek a tengelyirányú 79 furatba torkollnak. Az 55 közdarab a tengelyirányú 79 furattal egy vonalban lévő 81 furattal van ellátva.

Az 55 közdarab 81 furata körül 82 tömítés helyezkedik el.

A 15’ anód torkolata körül 83 betét van elrendezve, amely kopásálló anyagból, például W-ceroxid ötvözetből készült, és 16 fúvókanyílást határol. A 15’ anód 64 feszítőhüvelyből kinyúló szakaszát 96 gyűrű veszi körül, amely kopásálló anyagból készült, és a 16 fúvókanyíláson túl a 15’ anódból tengelyirányban kinyúlik és 97 előkamrát határoz meg.

A 45, 63 csatlakozóegységek elektromosan szigetelő anyagból készült 84 gyűrűkkel vannak körbevéve, amelyek 85 peremeken nyugszanak.

Mihelyt a 19’ katód egyik vége elhasználódik, a modulrendszerű 11’ plazmagenerátort a 88 feszítőcsavar oldásával és a 40 csőbilincs nyitásával szétszerelhetjük, majd a 49 feszítőanyát meglazítjuk, és a 19’ katódot a 18’ rögzítőelemből kivehetjük. Ezután a 19’ katódot megfordíthatjuk, vagy kúpszerű végét utánköszörülhetjük. A 19’ katódot ezt követően a 15’ anódhoz viszonyítva idomszerrel szabályozhatjuk be. Az idomszer olyan előre elkészített beállítósablon, amellyel a visszahelyezett 19’ katódot pontosan meghatározott helyzetbe tolhatjuk vissza. Mindezek után a 91 támcsavart a nyitott 18’ rögzítőelemben beállíthatjuk, és a 19’ katódot a 18’ rögzítőelemben a 49 feszítőanyával újra rögzíthetjük, ennek következtében all’ plazmagenerátor újra összeszerelt állapotba kerül.

Üzem közben a 27’ kamrába ionizálható gázt, - például Ar, He, N - juttatunk, és feszültségimpulzussal ívet gyújtunk a 19’ katód és a 15’ anód között, amely a gázt plazmaállapotba hozza. A feszültségimpulzus feszültsége röviddel ezután az ív égésfeszültsége alá csökken és az ív kialszik. A képződő plazma aló fúvókanyíláson át impulzusszerűen lép ki, áthalad a 97 előkamrán, majd eléri a munkadarabot. A plazmaimpulzus hatására a munkadarab megolvad, és a plazmaimpulzus energiájától függően átlyukad, vagy két összehegesztendő munkadarab összeolvad. Az utóbbi esetben a plazmaimpulzus megszűnését követő megszilárdulás után biztonságos kötés alakul ki a két munkadarab között. Mivel ezek a munkadarabok a 2000 m/s-t is elérő, nagy sebességgel kilépő plazmaimpulzusok kinetikus energiája révén kielégítően egymáshoz préselődnek, biztos kötést szavatolhatunk.

A 97 előkamra révén egyszerű módon lehetővé válik 138 munkadarabok védőgáz környezetben, plazmaimpulzusokkal történő kezelése. Ehhez csupán az szükséges, hogy all’ plazmagenerátor, lényegében állandó plazmagáz - például Ar, He, N - ellátását biztosítsuk, ahol a N csak akkor alkalmazható, ha a 138 munkadarab olvadt állapotában is elviseli a N atmoszférát.

Különálló hegesztési pontok kialakításánál all’ plazmagenerátort a 96 gyűrű homlokfelületével a 138 munkadarabra helyezhetjük, és ezzel egyszersmind a 19’ katód és a 15’ anód 138 munkadarabhoz viszonyított távolságát is meghatározhatjuk.

Különleges alkalmazások, például nagyon kis átmérőjű kivágások készítése esetén nagyon kicsiny, például 10 pm-nál kisebb átmérőjű 16 fúvókanyílást alkalmazhatunk. Az ilyen 11’ plazmagenerátorok esetében a teljesítményt ennek megfelelően csökkenthetjük, és a 78 hűtőjárat alkalmazásától el is tekinthetünk.

A 15’ anód, ahogy az a 4. ábrán is látható, sugárirányban kiálló 76 vezetőbordákkal van ellátva, amelyek a hatszög keresztmetszetű 15’ anódtól a 64 feszítőhüvely belső faláig terjednek, és a sugárirányú 47 járat tengelyére merőlegesen állnak. A 76 vezetőbordák a 15’ anód 70 fejétől egészen másik 69 fejéig húzódnak úgy, hogy a 69 fej és a 76 vezetőbordák között 77 áramlási út marad szabadon.

HU 222 214 Bl

Ezáltal a 46 hűtőközegkamra folytatását, amelyet kívülről a 64 feszítőhüvely határol, a 76 vezetőbordák megosztják.

A 15’ anód 69 fejének közelében, a 72 furatban további központosító 74 hüvely van elhelyezve, amely az

5. ábrán közelebbről is látható, és amelynek 89 vezetőbordáin lévő 75 vezetőfelületei a 19’ katód palástjához simulnak.

Az 1-5. ábrákon látható 11’ plazmagenerátomak a plazmaimpulzus előállításához szükséges feszültségellátását mutatja be a 6. ábra.

A 6. ábrán 131 töltőellenálláson át, szabályozható egyenáramú 132 feszültségforrás XI kapcsaira csatlakoztatott 130 kondenzátortelep látható. A 130 kondenzátortelep fixen bekötött IC1 kondenzátorral és ISI kapcsoló működtetése esetén az IC1 kondenzátorral párhuzamosan kapcsolt IC2 kondenzátorral van ellátva, ahol az IC1, IC2 kondenzátorok több kondenzátorból is állhatnak.

A 130 kondenzátortelep 133,134 csatlakozókábeleken keresztül all’ plazmagenerátorral, azaz a 6. ábrán nem látható 19’ kátéddal, és a 15’ anóddal van összekötve.

A 130 kondenzátorteleppel párhuzamosan R/C tag van kötve, amelyet IC3 kondenzátor és IR1 ellenállás alkot. Ez az R/C tag a 134 csatlakozókábelre kötött ILI fojtótekerccsel együtt, a 130 kondenzátortelep nagyfrekvenciás jelekkel szembeni védelmét szolgáló nagyfrekvenciás szűrőt alkot.

A 133,134 csatlakozókábelekre 135 ívgyújtó készülék kimenetei vannak csatlakoztatva. A 135 ívgyújtó készülék bemenete X2 váltakozófeszültség-forráshoz csatlakozik, valamint IS2 indítókapcsolóval van ellátva, amelynek működtetésével a gyújtóimpulzus kiváltható.

Üzem közben az egyenáramú 132 feszültségforráson - amely például 50 V és 300 V közé állítható - beállított feszültségnek megfelelően, továbbá a 130 kondenzátortelep kapacitásától, valamint a 131 töltőellenállástól, és a vezeték ellenállásától függő időállandóval végbemegy a 130 kondenzátortelep feltöltése.

Ha a 130 kondenzátortelep feszültsége eléri all’ plazmagenerátor 19’ katódja és a 15’ anódja közötti távolságnak megfelelő átütési feszültség szintjét, létrejön az ív a 19’ katód és a 15’ anód között, és kialakul a plazmaív all’ plazmagenerátor 15’ anódja környezetében.

Egyidejűleg kapacitásának, a vezeték ellenállásának és az ív ellenállásának megfelelő időállandóval, kisül a 130 kondenzátortelep. A kisülés következtében a 130 kondenzátortelep feszültsége az ív égésfeszültsége alá esik, így az ív kialszik, a 130 kondenzátortelep pedig újra feltöltődik, és a fent leírtak ismét lejátszódnak olyan frekvenciával, amelyet a töltési, kisülési időállandók határoznak meg. Ekkor nincs szükség a 135 gyújtóberendezés működésére.

Meghatározott alkalmazások esetén az ív gyújtásának időpontját pontosan meg kell határoznunk, vagy az ívet a 15’ anód és a 19’ katód távolságának megfelelő átütési feszültség elérése előtt kell gyújtanunk, hogy különösen rövid plazmaimpulzusokat hozhassunk létre.

Ebben az esetben az IS2 indítókapcsoló működtetésével gyújtóimpulzust váltunk ki, amely all’ plazmagenerátor 19’ katódja és 15’ anódja között ívet hoz létre anélkül, hogy a 130 kondenzátortelep az elektródák távolságának megfelelő átütési feszültséget elérte volna. Ily módon a kitöltési tényezőt is, amelyet például 1:10 és 1:100 között, vagy ettől fölfelé meg lehet választani, megfelelően módosítjuk, valamint az ív égéstartama és az ív szünetelési ideje közötti, egy ciklusra vonatkoztatott arányt az égésszünet meghosszabbításával változtatjuk meg, mivel a 135 gyújtóberendezés gyújtóimpulzusának energiája az ív gyújtásához ugyan elegendő, viszont az ív fenntartásához nem elegendő akkor, ha a 130 kondenzátortelep feszültsége az ív gyújtási feszültsége alá esett.

Α1Γ plazmagenerátor feszültségellátásának 7. ábrán látható kiviteli alakja csak abban különbözik a 6. ábrán látható kiviteli alaktól, hogy a 130 kondenzátortelep egy további, váltófeszültségű hálózathoz csatlakozó és egyenirányító kapcsolással ellátott 136 tápegységgel egészül ki. Az (IC3+IR1) szűrőkor és az ILI fojtótekercs ábrázolását itt mellőztük.

A 136 tápegység kimenetének negatív pólusához csatlakoztatott 133’ csatlakozókábel a 130 kondenzátortelep negatív pólusához csatlakozó 133 csatlakozókábellel van összekötve, és a 136 tápegység kimenetének pozitív pólusához csatlakoztatott 134’ csatlakozókábel 138 munkadarabhoz csatlakozik.

Ezenkívül 137 túláramrelé csatlakozik a 136 tápegységhez.

Üzem közben a 136 tápegység, mihelyt a 19’ katód és a 15’ anód között ív keletkezik, szintén ellátja árammal all’ plazmagenerátort úgy, hogy a 136 tápegység áramköre all’ plazmagenerátor 19’ katódján, a plazmán és a 138 munkadarabon, valamint a 133’, 133, 134’ csatlakozókábeleken át záródik.

Mihelyt a 130 kondenzátortelep feszültségének az ívgyújtás feszültsége alá történő esése miatt all’ plazmagenerátorban az ív kialszik, a 136 tápegység áramköre is megszakad, és kimeneti feszültsége nem lesz elegendő ahhoz, hogy fenntartsa az ívet a 19’ katód és a 138 munkadarab között.

Ebből következik, hogy a 7. ábra szerinti feszültségellátás is periodikusan ismétlődő plazmaimpulzusokat állít elő.

Ahogy fentebb már említettük, a találmány szerinti eljárás és berendezés szükséges mértékű, de rövid, 10~⁵től 1 s idejű plazmaimpulzusokkal és 7 Hz-100 Hz-es ismétlési frekvenciával dolgozik, és így a megmunkálandó tárgy kíméletes hevítését valósítja meg. Az egyes plazmaimpulzusok említett rövid élettartama révén a munkadarab hőterhelése csekély, így a vetemedés veszélye nagyon vékony, vagy vékony falú 138 munkadarab esetében is messzemenően elkerülhető.

Claims (7)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás munkadarabok, különösen finomlemezek részleges felhevítésére, amelynek során a munkadarabokat anód és katód között húzott ív által létrehozott

   HU 222 214 Bl plazmával hevítjük, és a plazmát az anód-katód távolságnak megfelelő átütési feszültséget meghaladó feszültségimpulzussal állítjuk elő, azzal jellemezve, hogy a munkadarabok hevítését egymást követő plazmaimpulzusok sorozatával végezzük, miközben a munkadarabokat az anód és a katód előtt mozgatjuk, és az elektródákat a munkadaraboktól állandó távolságban tartjuk, valamint a plazmaimpulzus ismétlődésének frekvenciáját 7 Hz és 100 Hz között választjuk meg.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hevítést védőgáz-atmoszférában végezzük.
3. 3. Az 1-2. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a plazmaimpulzus időtartamát 10 ⁵ s és 1 s között, előnyösen 10~⁴ s és 10-¹ s között választjuk meg.
4. 4. Berendezés munkadarabok (138), különösen finomlemezek hevítésére, amely két, tömlőcsonkkal (35) gázforráshoz csatlakozó, átfolyórendszerű kamrával (27’) ellátott közdarabbal (55) egymáshoz illesztett csatlakozóegységből (45, 63) van kialakítva, továbbá a csatlakozóegységben (45, 63) katódvezető furat (53) van kiképezve, és a berendezés olyan elektromos feszültségforrással (132) van ellátva, amelyhez a katódvezető furatban (53) elrendezett katód (19’), valamint a katód (19’) körül, a katódvezető furattal (53) egytengelyűén elrendezett hengeres, csőszerű anód (15’) van csatlakoztatva, amelyek között a kamrával (27’) összeköttetésben lévő fúvókanyílás (16) van kialakítva, továbbá az anód (15’) és a katód (19’) elektromosan el vannak szigetelve egymástól, azzal jellemezve, hogy a feszültségforrás (132) az anód (15’) és a katód (19’) távolságának megfelelő átütési feszültséget meghaladó feszültségimpulzusok szolgáltatására alkalmasan van kialakítva, továbbá a fúvókanyílás (16) tengelyirányban kinyúló, és belső terével előkamrát (97) meghatározó gyűrűvel (96) van körülvéve.
5. 5. A 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a feszültségforrás (132) kondenzátortelep (130), amely töltőellenállással (131) van összeköttetésben, kimenetéhez pedig plazmagenerátor (1Γ) anódja (15’) és katódja (19’) van csatlakoztatva.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az anód (15’) és a katód (19’) járulékosan, egy különálló ívgyújtó készülékkel (135) van összekapcsolva.
7. 7. Az 5-6. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a feszültségforrás (132) egyenirányító kapcsolással kiegészített tápegységgel (136) is el van látva, amelynek negatív pólusa a kondenzátortelep (130) negatív pólusához, pozitív pólusa pedig munkadarab(ok)hoz (138) van csatlakoztatva.