RU171565U1

RU171565U1 - Plasma torch for plasma processing of products

Info

Publication number: RU171565U1
Application number: RU2016134321U
Authority: RU
Inventors: Галина Ивановна Ильичева; Максим Валерьевич Ильичев; Павел Андреевич Коновалов; Александр Семенович Тюфтяев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Современные плазменные технологии"
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2017-06-06

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения, в частности к дуговым плазмотронам, а именно к плазмотронам для плазменной обработки изделий широкой полосой.Технической задачей предлагаемой полезной модели является интенсификация процесса плазменной обработки изделия.Поставленная техническая задача решается тем, что в плазмотроне для плазменной обработки изделий, содержащем систему подачи рабочего газа, электроды, один из которых – выходной - выполнен с внутренним осесимметричным каналом, и преобразователь потока рабочего газа с торцевыми буртиками, соединенный с выходным электродом и образующий с ним общий внутренний канал с выходным щелевым отверстием, высота торцевых буртиков h=1,1÷1,4а и их длина L=1,0÷1,2b, где а и b - соответственно ширина и длина щелевого отверстия преобразователя, при этом расстояние между торцевыми буртиками преобразователя f=0,3÷0,5a*b/h.The proposed utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to arc plasmatrons, namely, plasma torches for plasma processing of products with a wide strip. The technical task of the proposed utility model is to intensify the plasma processing of the product. The technical problem is solved in that in the plasma torch for plasma processing of products containing a working gas supply system, electrodes, one of which is an output one, is made with an axisymmetric internal channel, and a flow transducer working gas with end flanges, connected to the output electrode and forming a common internal channel with the exit slit hole, the height of the end flanges h = 1.1 ÷ 1.4a and their length L = 1.0 ÷ 1.2b, where a and b - respectively, the width and length of the slotted hole of the transducer, while the distance between the end faces of the transducer is f = 0.3 ÷ 0.5a * b / h.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения, в частности к дуговым плазмотронам, а именно к плазмотронам для плазменной обработки изделий широкой полосой.The proposed utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to arc plasmatrons, and in particular to plasmatrons for plasma processing of products with a wide strip.

Известно устройство [Fox T.Y. and Harry J.E. Surface heat treatment using a plasma torche with a rectangular proceeding conference on electricity for material processing and conservation. - London. 1977, p. 21-23.] для закалки широкой полосой, в котором применено переменное магнитное поле для увеличения линейного размера струи в одном направлении. Горение дуги происходит в щели, которой заканчивается выходной электрод и по которой анодное пятно перемещается под действием магнитного поля.A device is known [Fox T.Y. and Harry J.E. Surface heat treatment using a plasma torche with a rectangular proceeding conference on electricity for material processing and conservation. - London. 1977, p. 21-23.] For quenching with a wide strip in which an alternating magnetic field is applied to increase the linear size of the jet in one direction. Arc burning occurs in the gap, which ends with the output electrode and along which the anode spot moves under the influence of a magnetic field.

Использование поперечного переменного магнитного поля и щелевого канала выходного электрода дает возможность увеличить ширину закаливаемой полосы. Однако получить равномерный тепловой поток по ширине изделия из-за неодинаковых условий привязки анодного пятна по длине щели не удается.Using a transverse alternating magnetic field and a slot channel of the output electrode makes it possible to increase the width of the hardened strip. However, it is not possible to obtain a uniform heat flux across the width of the product due to the unequal conditions for the attachment of the anode spot along the length of the gap.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой полезной модели является плазмотрон для плазменной обработки изделий [Патент на полезную модель РФ N 156539], содержащий систему подачи рабочего газа, электроды, один из которых –выходной - выполнен с внутренним осесимметричным каналом, и преобразователь потока рабочего газа с торцевыми буртиками, соединенный с выходным электродом и образующий с ним общий внутренний канал с выходным щелевым отверстием, отличающийся тем, что высота торцевых буртиков h=1,1÷1,4а и их длина L=1,0÷1,2b, где а и b - соответственно ширина и длина щелевого отверстия преобразователя, при этом расстояние между торцевыми буртиками преобразователя f=0,3÷0,5а∙b/h.The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed utility model is a plasmatron for plasma processing of products [Patent for utility model of the Russian Federation N 156539], containing a working gas supply system, electrodes, one of which is output, is made with an internal axisymmetric channel, and a converter working gas flow with end flanges, connected to the output electrode and forming with it a common internal channel with an exit slit hole, characterized in that the height of the end flanges h = 1.1 ÷ 1.4a and their Length L = 1,0 ÷ 1,2b, where a and b - respectively transducer gap width and length of the holes, the distance between end collars converter f = 0,3 ÷ 0,5A ∙ b / h.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является интенсификация процесса плазменной обработки изделия.The technical task of the proposed utility model is the intensification of the plasma processing of the product.

Технический результат предлагаемой полезной модели - получение равномерных характеристик газового потока на выходе из плазмотрона, необходимых для обработки поверхности и получения однородных свойств: износостойкость, контактно-усталостной выносливости и т.д.The technical result of the proposed utility model is to obtain uniform characteristics of the gas flow at the exit of the plasma torch, necessary for surface treatment and to obtain uniform properties: wear resistance, contact fatigue endurance, etc.

Поставленная техническая задача решается тем, что в плазмотроне для плазменной обработки изделий, содержащем систему подачи рабочего газа, электроды, один из которых - выходной - выполнен с внутренним осесимметричным каналом, и преобразователь потока рабочего газа с торцевыми буртиками, соединенный с выходным электродом и образующий с ним общий внутренний канал с выходным щелевым отверстием, высота торцевых буртиков h=1,1÷1,4а и их длина L=1,0÷4,2b, где а и b - соответственно ширина и длина щелевого отверстия преобразователя, при этом расстояние между торцевыми буртиками преобразователя f=0,3÷0,5а∙b/h.The stated technical problem is solved in that in a plasma torch for plasma processing of products containing a working gas supply system, electrodes, one of which is an output one, is made with an axisymmetric internal channel, and a working gas flow transducer with end faces connected to the output electrode and forming with it is a common internal channel with an exit slit hole, the height of the end flanges h = 1.1 ÷ 1.4a and their length L = 1.0 ÷ 4.2b, where a and b are the width and length of the converter slot, respectively, and the distanceezhdu end ribs converter f = 0,3 ÷ 0,5A ∙ b / h.

На фиг. 1. показан общий вид полезной модели; на фиг. 2 - разрез А-А поз. 5, на фиг. - 3 вид по стрелке Б поз. 5, фиг. 4 - распределение теплового потока вдоль обрабатываемой полосы.In FIG. 1. shows a General view of a utility model; in FIG. 2 - section AA pos. 5, in FIG. - 3 view along arrow B pos. 5, FIG. 4 - distribution of heat flux along the treated strip.

Предлагаемая полезная модель содержит систему подачи рабочего газа 1, электроды 2, один из которых выходной 3 выполнен с внутренним осесимметричным каналом 4 и преобразователь потока рабочего газа 5 с торцевыми буртиками 6, соединенный с выходным электродом и образующий с ним общий внутренний канал с выходным щелевым отверстием 7.The proposed utility model contains a working gas supply system 1, electrodes 2, one of which output 3 is made with an axisymmetric internal channel 4 and a working gas flow transducer 5 with end faces 6 connected to the output electrode and forming a common internal channel with an exit slot 7.

Высота торцевых буртиков 6 h=1,1÷1,4а и их длина L=1,0÷1,2b, где а и b - соответственно ширина и длина щелевого отверстия 7 преобразователя 5, при этом расстояние между торцевыми буртиками 6 преобразователя 7 f=0,3÷0,5а∙b/h.The height of the end faces 6 h = 1.1 ÷ 1.4a and their length L = 1.0 ÷ 1.2b, where a and b are the width and length of the slotted hole 7 of the transducer 5, respectively, while the distance between the end beads 6 of the transducer 7 f = 0.3 ÷ 0.5a ∙ b / h.

Высота торцевых буртиков 6 h=1,1÷1,4а. При h<1,1a - происходит оплавление поверхности металла, при h>1,4а - газовый поток переохлаждается.The height of the end faces 6 h = 1,1 ÷ 1,4A. At h <1.1a - the metal surface melts, at h> 1.4a - the gas stream is supercooled.

Длина торцевых буртиков 6 L=1,0÷1,2b - позволяет увеличить ширину обрабатываемой полосы.The length of the end beads 6 L = 1,0 ÷ 1,2b - allows you to increase the width of the processed strip.

Расстояние между торцевыми буртиками 6 преобразователя 7 f=0,3÷0,5а∙b/h выбирается из условия: площадь сечения выходных отверстий газового коллектора, образованного буртиками, должна быть не меньше площади сечения выходной щели преобразователя. При уменьшении f<0,3а∙b/h в указанном диапазоне высот торцевых буртиков h - происходит оплавление поверхности металла.The distance between the end faces 6 of the transducer 7 f = 0.3 ÷ 0.5a ∙ b / h is selected from the condition: the cross-sectional area of the outlet openings of the gas collector formed by the shoulders should be not less than the cross-sectional area of the transducer exit slit. With a decrease in f <0.3a ∙ b / h in the indicated range of heights of the end faces h - the metal surface is melted.

Полезная модель функционирует следующим образом: известными способами возбуждают электрическую дугу между электродами 2. Рабочий газ последовательно проходит через разрядный промежуток, выходной электрод 3 и преобразователь потока 5 и производит нагрев поверхности изделия. В процессе обработки преобразователь 5 устанавливают буртиками 6 на обрабатываемую поверхность. Вследствие относительного перемещения плазмотрона и изделия происходит обработка поверхности в виде полосы.The utility model operates as follows: by known methods, an electric arc is excited between the electrodes 2. The working gas sequentially passes through the discharge gap, the output electrode 3 and the flow transducer 5 and heats the surface of the product. In the processing process, the transducer 5 is mounted by beads 6 on the surface to be treated. Due to the relative movement of the plasma torch and the product, a surface treatment in the form of a strip occurs.

На фиг. 4 представлены полученные методом калориметрирования распределения удельных тепловых потоков в образец вдоль плоской струи низкотемпературной плазмы при f=10, 25 и 40 мм (h=4 мм, а=2,5 мм, в=35 мм, мощность плазмотрона - 33 кВт, расход азота 1,8 г/с).In FIG. Figure 4 presents the calorimetric distributions of the specific heat fluxes into the sample along a plane jet of low-temperature plasma at f = 10, 25, and 40 mm (h = 4 mm, a = 2.5 mm, b = 35 mm, the power of the plasma torch is 33 kW, and the flow rate nitrogen 1.8 g / s).

Очевидно, что применение торцевых буртиков преобразователя потока с заявляемыми геометрическими размерами дает возможность получить равномерное распределение теплового потока вдоль обрабатываемой широкой полосы металла, что существенно для получения оптимальных характеристик в зоне термического воздействия.It is obvious that the use of end faces of the flow transducer with the claimed geometric dimensions makes it possible to obtain a uniform distribution of the heat flux along the processed wide strip of metal, which is essential to obtain optimal characteristics in the heat-affected zone.

Claims

A plasma torch for plasma processing of products containing a working gas supply system, a working gas flow transducer with end flanges and electrodes, one of which is made with an axisymmetric internal channel and connected to the working flow transducer to form a common internal channel with a slotted outlet, characterized in that the height h and the length L of the end faces is h = 1.1 ÷ 1.4a and L = 1.0 ÷ 1.2b, where a and b are the width and length of the slit hole of the flow transducer, respectively, while the distance f between the ends the flanges of the flow transducer is f = 0.3 ÷ 0.5a · b / h.