RU2068305C1 - Method and apparatus for electric-arc treatment of products - Google Patents
Method and apparatus for electric-arc treatment of products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2068305C1 RU2068305C1 RU93003651A RU93003651A RU2068305C1 RU 2068305 C1 RU2068305 C1 RU 2068305C1 RU 93003651 A RU93003651 A RU 93003651A RU 93003651 A RU93003651 A RU 93003651A RU 2068305 C1 RU2068305 C1 RU 2068305C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- electrodes
- zone
- arc
- cathode spots
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cleaning In General (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике электродуговой обработки изделий, в частности к способам электродуговой обработки длинномерных изделий в вакууме и устройствам для осуществления этих способов. The invention relates to techniques for electric arc processing of products, in particular to methods for electric arc processing of lengthy products in vacuum and devices for implementing these methods.
В настоящее время существует проблема качественной обработки изделий от окалины, загрязнений перед нанесением на них покрытий. Существующие технологические процессы подготовки изделий для нанесения на них покрытий осуществлялись в основном, химическими и механическими способами, которые являются трудоемкими, малопроизводительными, а их осуществление приводит к загрязнению окружающей среды. Currently, there is a problem of high-quality processing of products from scale, pollution before coating them. The existing technological processes for preparing products for coating them were carried out mainly by chemical and mechanical methods, which are laborious, inefficient, and their implementation leads to environmental pollution.
В последнее время появились другие способу обработки изделий. Recently, other ways of processing products have appeared.
Известен способ электродуговой очистки поверхности металлических изделий и устройства для его осуществления (SU, A, N 935141), в котором на поверхность металлического изделия, помещенного в камеру, воздействуют дуговым разрядом при давлении газовой среды 102 104 Па. Воздействие дуговым разрядом на очищаемую поверхность производят в импульсном режиме с частотой импульсов 10 100 Гц и энергией в каждом импульсе 0,5 60 Дж.A known method of electric arc cleaning of the surface of metal products and devices for its implementation (SU, A, N 935141), in which the surface of a metal product placed in the chamber is subjected to an arc discharge at a gas pressure of 10 2 10 4 Pa. The impact of the arc discharge on the surface being cleaned is performed in a pulsed mode with a pulse frequency of 10 100 Hz and an energy of 0.5-60 J in each pulse.
Применение для очистки поверхности изделия импульсного дугового разряда дает возможность регулировать температуру на поверхности очищаемого изделия за счет изменения частоты импульсов и энергии в каждом из импульсов, что позволяет интенсифицировать процесс очистки. The use of a pulsed arc discharge for cleaning the surface of the product makes it possible to control the temperature on the surface of the product being cleaned by changing the frequency of the pulses and the energy in each of the pulses, which makes it possible to intensify the cleaning process.
Однако в таком способе электродуговой очистки не достигается равномерность очистки по всей площади изделия из-за сложности контроля положения катодных пятен импульсного разряда на определенном участке поверхности, в особенности, если очищают длинномерные изделия. Это приводит к наличию на поверхности длинномерного изделия неочищенных участков и неравномерному разогреву изделия. Для реализации такого способа необходимы конструктивно сложные устройства. However, in this method of electric arc cleaning, uniformity of cleaning is not achieved over the entire area of the product due to the difficulty of controlling the position of the cathode spots of a pulsed discharge on a specific surface area, especially if long products are cleaned. This leads to the presence on the surface of the long product uncleaned areas and uneven heating of the product. To implement this method, structurally complex devices are needed.
Известны способы электродуговой обработки изделий и устройства для их осуществления (заявка ЕПВ N 90. 308. 105/7), в которых обрабатываемое изделие и по крайней мере один электрод подключают к источнику питания с падающей внешней вольтамперной характеристикой, после чего при давлении среды ниже 10 Па между обрабатываемым изделием, по крайней мере, одним электродом с помощью системы возбуждения дуги возбуждают дуговой разряд с формированием перемещающейся, по крайней мере, на катоде плазмы и ограничивают область перемещения плазмы дуги обрабатываемой зоной изделия и/или поверхностью электрода. Длинномерные изделия перемещают относительно электродов и/или электроды относительно изделий, а для повышения производительности обработки увеличивают число электродов. Known methods of electric arc treatment of products and devices for their implementation (application EPO N 90. 308. 105/7), in which the workpiece and at least one electrode is connected to a power source with a falling external current-voltage characteristic, and then at a pressure of medium below 10 Pa between the workpiece, at least one electrode using an arc excitation system, initiate an arc discharge with the formation of moving at least at the cathode of the plasma and limit the area of movement of the plasma arc Vai area product and / or the electrode surface. Long products are moved relative to the electrodes and / or electrodes relative to the products, and to increase the productivity of processing increase the number of electrodes.
Перекрытие зон обработки длинномерного изделия в данном способе достигается последовательной обработкой изделия несколькими электродами, установленными один относительно другого с возможностью перекрытия зоны обработки каждого из дуговых разрядов зоной обработки по крайней мере одного другого дугового разряда. The overlapping of the processing zones of a lengthy product in this method is achieved by sequential processing of the product with several electrodes mounted one relative to the other with the possibility of overlapping the processing zone of each of the arc discharges with the processing zone of at least one other arc discharge.
В данном способе катодные пятна от двух электродов, создающих перекрытие зон обработки на поверхности обрабатываемой зоны изделия, в каждый момент времени существуют в разных областях поверхности обрабатываемой зоны изделия, вследствие чего не создается зон совместного существования катодных пятен, возбуждающих и поддерживающих горение разряда на электродах. In this method, cathode spots from two electrodes that create overlapping treatment zones on the surface of the treated zone of the article exist at different times on different regions of the surface of the treated zone of the article, as a result of which there are no zones of coexistence of cathode spots that excite and support the discharge burning on the electrodes.
Для лучшего понимания данного способа (прототипа) приводится схема (фиг. 1), поясняющая создание перекрывающихся зон обработки на трехэлектродной системе без образования зон совместного существования катодных пятен, на фиг. 2 вид по стрелке D на фиг. 1, где а'в', a''в'' перекрывающиеся зоны обработки от электродов первого ряда и электродов второго ряда, АВ и CF - области дугового разряда электродов первого и второго рядов. For a better understanding of this method (prototype), a diagram is shown (Fig. 1), explaining the creation of overlapping processing zones on a three-electrode system without the formation of zones of coexistence of cathode spots, in FIG. 2 is a view along arrow D in FIG. 1, where a'b ', a''c' 'overlapping treatment zones from the electrodes of the first row and electrodes of the second row, AB and CF are the areas of the arc discharge of the electrodes of the first and second rows.
При большом количестве электродов, каждый из которых имеет свою систему возбуждения дуги. Процесс очистки протекает нестабильно, возможно самопроизвольное погасание дуги на одном или нескольких электродах, что отрицательно сказывается на производительности процесса очистки и качестве очистки поверхности. With a large number of electrodes, each of which has its own arc excitation system. The cleaning process is unstable, it is possible spontaneous extinction of the arc on one or more electrodes, which negatively affects the performance of the cleaning process and the quality of surface cleaning.
Этот известный способ осуществляется с помощью устройства, содержащего по крайней мере один закрепленный на держателе электрод, соединенный посредством токоподвода с одним выводом источника питания, другой вывод которого подключен к обрабатываемому изделию, систему возбуждения дуги, средство для создания при горении дуги равной или близкой к нулю разности потенциалов электрического поля на поверхности обрабатываемой зоны изделия и/или рабочей поверхности, по крайней мере, одного электрода, электрически соединенного с источником питания и средство для ограничения перемещения плазмы дугового разряда зоной обработки изделия и/или рабочей поверхностью, по крайней мере, одного электрода. This known method is carried out using a device containing at least one electrode fixed to the holder, connected via a current supply to one output of the power source, the other output of which is connected to the workpiece, an arc excitation system, means for creating an arc equal to or close to zero when burning potential differences of the electric field on the surface of the treated zone of the product and / or the working surface of at least one electrode electrically connected to a power source Nia and means for limiting movement of plasma of the arc discharge area processing the product and / or working surface, at least one electrode.
Данное устройство позволяет очищать длинномерные изделия от окалины и других загрязнений. This device allows you to clean long products from scale and other contaminants.
Однако качество обработки и производительность такого устройства недостаточны для использования в промышленных условиях, поточных линиях, где требуются большие скорости обработки. Кроме того, недостатком существующих способов и устройств электродуговой обработки изделий является наличие собственной системы возбуждения дуги на каждом электроде, в силу чего при большом числе электродов возрастает вероятность выхода из строя систем возбуждения дуги из-за их большого количества, что влечет за собой погасание дугового разряда. Эти способы и устройства требуют также больших энергозатрат. However, the processing quality and productivity of such a device are insufficient for use in industrial conditions, production lines, where high processing speeds are required. In addition, the disadvantage of existing methods and devices for electric arc processing of products is the presence of their own arc excitation system on each electrode, due to which, with a large number of electrodes, the probability of failure of the arc excitation systems increases due to their large number, which entails the extinction of the arc discharge . These methods and devices also require high energy consumption.
Для снижения энергозатрат и улучшения качества обрабатываемой поверхности разрядный ток между электродами распределяют таким образом, чтобы на каждом следующем по ходу перемещения изделия электроде ток был меньше, чем на предыдущем. На электродах с низким значением разрядного тока (Iα < 100 A) возрастает вероятность самопроизвольного погасания дугового разряда, что также снижает надежность способа.To reduce energy consumption and improve the quality of the treated surface, the discharge current between the electrodes is distributed in such a way that at each subsequent electrode in the course of moving the product, the current is less than on the previous one. On electrodes with a low value of the discharge current (I α <100 A), the probability of spontaneous extinction of the arc discharge increases, which also reduces the reliability of the method.
Кроме того, в данном способе скорость перемещения изделия и/или электродов не может быть больше скорости самопроизвольного перемещения катодных пятен по поверхности изделия, которая заключена в интервале 0,05 1 м/с и зависит от материала обрабатываемого изделия. In addition, in this method, the speed of movement of the product and / or electrodes cannot be greater than the speed of spontaneous movement of the cathode spots on the surface of the product, which is in the range of 0.05 1 m / s and depends on the material of the processed product.
Для реализации данного технического решения даже при низкой (<0,05 м/с) скорости обработки необходима конструктивно сложная установка с большим количеством электродов и систем возбуждения дуги, что экономически не оправдано. To implement this technical solution, even at low (<0.05 m / s) processing speed, a structurally complex installation with a large number of electrodes and arc excitation systems is required, which is not economically justified.
Таким образом, известные способы и устройства имеют принципиальные ограничения по скорости и качеству обработки длинномерных изделий из-за нестабильности горения дугового разряда. Thus, the known methods and devices have fundamental limitations on the speed and quality of processing of long products due to the instability of the arc discharge.
Задача изобретения разработка способа электродуговой обработки изделий, в котором за счет выбора технологических операций, обеспечивающих заданное распределение катодных пятен на поверхности изделий, достигались бы высокая надежность и устойчивость работы многоэлектродной системы, высокая скорость перемещения длинномерных изделий относительно многоэлектродной системы, превышающая скорость свободного перемещения катодных пятен по поверхности изделий, требуемое качество обработки изделий при минимальных энергозатратах. The objective of the invention is the development of a method for electric arc processing of products, in which by selecting technological operations that provide a given distribution of cathode spots on the surface of the products, high reliability and stability of the multi-electrode system, high speed of movement of long products relative to a multi-electrode system, exceeding the speed of free movement of the cathode spots, are achieved on the surface of the products, the required quality of processing of products with minimal energy consumption.
Другая задача предлагаемого изобретения создание устройства для осуществления этого способа. Another objective of the invention is the creation of a device for implementing this method.
Задачи решаются тем, что в способе электродуговой обработки изделий, заключающемся в том, что обрабатываемое изделие и, по крайней мере, два электрода подключают к источникам питания с падающей внешней вольтамперной характеристикой, после чего при давлении среды ниже 10 Па между обрабатываемым изделием и по крайней мере одним электродом возбуждают первичный дуговой разряд с формированием перемещающейся по крайней мере на катоде плазмы, создают при горении дуги равномерное распределение тока на поверхности обрабатываемой зоны изделия и/или рабочих поверхностями по крайней мере двух электродов, перемещают область дугового разряда по заданной программе относительно изделия и/или изделие относительно этой области дугового разряда, ограничивают эту область дугового разряда обрабатываемой зоной изделия и рабочими поверхностями по крайней мере двух электродов, согласно изобретению на поверхности обрабатываемой зоны изделия в промежутке между по крайней мере двумя электродами формируют зону совместного существования катодных пятен, а последующие дуговые разряды между обрабатываемым изделием и электродами возбуждают и поддерживают катодными пятнами из зоны совместного существования катодных пятен, причем величина разрядного тока в зоне совместного существования катодных пятен не превышает величину разрядного тока на один электрод и не может быть меньше среднего тока на одно катодное пятно. The problems are solved by the fact that in the method of electric arc processing of products, which consists in the fact that the workpiece and at least two electrodes are connected to power sources with a falling external current-voltage characteristic, after which, at a medium pressure below 10 Pa between the workpiece and at least with at least one electrode, a primary arc discharge is excited with the formation of a plasma moving at least at the cathode; during arc burning, a uniform current distribution is created on the surface of the treated zone of the article and / or working surfaces of at least two electrodes, move the arc discharge region according to a predetermined program relative to the product and / or the product relative to this arc discharge region, limit this arc region to the area of the product and the working surfaces of at least two electrodes according to the invention on the surface to be processed zones of the product in the gap between at least two electrodes form a zone of coexistence of cathode spots, and subsequent arc discharges between brabatyvaemym product and electrodes excite and maintain the cathode spots from the area of co-existence of cathode spots, the magnitude of the discharge current in the zone of co-existence of cathode spots do not exceed the value of the discharge current to one electrode, and may not be less than the average current per cathode spot.
Создание на поверхности обрабатываемого изделия зон совместного существования катодных пятен приводит к повышению стабильности и надежности работы многоэлектродной системы в целом, улучшению качества обрабатываемой поверхности и увеличению скорости обработки. Эти зоны обеспечивают связь между дуговыми разрядами на соседних электродах через катодные пятна, находящиеся в них. В зоне совместного существования катодных пятен, объединяющей первый и второй электроды ток от каждого катодного пятна замыкается как в цепи первого электрода, так и в цепи второго электрода. Поэтому в случае самопроизвольного погасания разряда на каком-либо электроде, катодные пятна из смежной с ним зоны совместного существования катодных пятен возбуждают разряд на этот электрод. В таком варианте зона совместного существования катодных пятен является непрерывным источником возбуждения разряда на каждом последующем электроде, чем достигается стабильность работы и необходимое качество обработки поверхности. Размеры зон совместного существования катодных пятен выбирают из условия, чтобы количество катодных пятен в зоне совместного существования катодных пятен было больше единицы с учетом их равномерного распределения по поверхности изделия, а суммарный ток в зоне совместного существования катодных пятен от всех электродов, объединенных этой зоной, не превышал ток на каждый отдельный электрод. Creating on the surface of the processed product zones of the joint existence of cathode spots leads to increased stability and reliability of the multi-electrode system as a whole, improved quality of the processed surface and increased processing speed. These zones provide a connection between the arc discharges on adjacent electrodes through the cathode spots located in them. In the zone of coexistence of cathode spots, combining the first and second electrodes, the current from each cathode spot is closed both in the circuit of the first electrode and in the circuit of the second electrode. Therefore, in the case of spontaneous extinction of a discharge on an electrode, cathode spots from an adjacent zone of coexistence of cathode spots excite a discharge to this electrode. In this embodiment, the coexistence zone of the cathode spots is a continuous source of discharge excitation at each subsequent electrode, thereby achieving stability and the required quality of surface treatment. The sizes of the zones of coexistence of cathode spots are selected so that the number of cathode spots in the zone of coexistence of cathode spots is greater than unity, taking into account their uniform distribution over the surface of the product, and the total current in the zone of coexistence of cathode spots from all electrodes united by this zone does exceeded the current for each individual electrode.
После первоначального возбуждения дугового разряда по крайней мере на одном электроде последующие дуговые разряды на электроды возбуждают и поддерживают катодными пятнами из зоны совместного существования катодных пятен, расположенных между по крайней мере двумя электродами. After the initial initiation of an arc discharge at least on one electrode, subsequent arc discharges on the electrodes are excited and supported by cathode spots from the coexistence zone of cathode spots located between at least two electrodes.
Такой способ не требует дополнительных энергозатрат на возбуждение последующих дуговых разрядов на электроды в случае погасания и/или после первоначального возбуждения дугового разряда. Способ способствует также повышению надежности, скорости обработки длинномерных изделий и улучшению качества обрабатываемой поверхности. This method does not require additional energy consumption for the excitation of subsequent arc discharges to the electrodes in the event of extinction and / or after the initial excitation of the arc discharge. The method also contributes to improving the reliability, processing speed of long products and improving the quality of the processed surface.
Разрядный ток в зоне совместного существования катодных пятен не превышает величину разрядного тока на один электрод и не может быть меньше среднего тока на одно катодное пятно, т. е. так чтобы в каждой зоне совместного существования катодных пятен одновременно находилось по крайней мере одно катодное пятно. The discharge current in the zone of the joint existence of cathode spots does not exceed the value of the discharge current by one electrode and cannot be less than the average current by one cathode spot, i.e., so that at least one cathode spot is simultaneously located in each zone of the joint existence of cathode spots.
Это обеспечивает высокое качество обработки изделия и устойчивое существование катодных пятен в зонах их совместного существования. This ensures high quality product processing and the stable existence of cathode spots in areas of their joint existence.
Кроме того, задачи решаются тем, что в способе электродуговой обработки изделий, заключающемся в том, что обрабатываемое изделие и по крайней мере два электрода подключают к источникам питания с падающей внешней вольтамперной характеристикой, после чего при давлении среды ниже 10 Па между обрабатываемым изделием и по крайней мере одним электродом возбуждают первичный дуговой разряд с формированием перемещающейся, по крайней мере, на катоде плазмы, создают при горении дуги равномерное распределение тока на поверхности обрабатываемой зоны изделия и/или рабочих поверхностях по крайней мере двух электродов, перемещают область дугового разряда по заданной программе относительно изделия или/и изделие относительно этой области дугового разряда, ограничивают эту область дугового разряда обрабатываемой зоной изделий и рабочими поверхностями по крайней мере двух электродов, согласно изобретению на поверхности обрабатываемой зоны изделия в промежутке между, по крайней мере, двумя электродами формируют зону совместного существования катодных пятен, на поверхности обрабатываемой зоны изделия в области первичного дугового разряда генерируют катодные пятна, последующие дуговые разряды между обрабатываемым изделием и электродами возбуждают и поддерживают катодными пятнами из зоны совместного существования катодных пятен, причем величина разрядного тока в зоне совместного существования катодных пятен не превышает величину разрядного тока на один электрод и не может быть меньше среднего тока на одно катодное пятно. In addition, the problems are solved by the fact that in the method of electric arc treatment of products, which consists in the fact that the workpiece and at least two electrodes are connected to power sources with a falling external current-voltage characteristic, after which, at a medium pressure below 10 Pa between the workpiece and at least one electrode excites a primary arc discharge with the formation of a plasma moving at least at the cathode; during arc burning, a uniform distribution of current on the surface of the treated zones is created s of the product and / or the working surfaces of at least two electrodes, move the arc region according to a predetermined program relative to the product or / and the product relative to this region of the arc discharge, limit this arc region to the treated product zone and the working surfaces of at least two electrodes, according to invention on the surface of the treated zone of the product in the interval between at least two electrodes form a zone of coexistence of cathode spots, on the surface of the processed cathode spots are generated in the product’s area in the region of the primary arc discharge, subsequent arc discharges between the workpiece and the electrodes are excited and supported by cathode spots from the cathode spot coexistence zone, and the discharge current in the cathode spot coexistence zone does not exceed the discharge current per electrode and cannot be less than the average current per cathode spot.
В таком варианте способа катодные пятна, генерируемые в области первичного дугового разряда, обеспечивает процесс обработки длинномерных изделий, перемещающихся со скоростью, превышающей скорость свободного перемещения катодных пятен. Генерация катодных пятен компенсирует их вынос из области первичного дугового разряда быстро перемещающейся поверхностью обрабатываемого изделия. Тем самым достигается стабильность процесса обработки длинномерных изделий при любых скоростях. In such an embodiment of the method, the cathode spots generated in the primary arc discharge region provide a process for processing long articles moving at a speed exceeding the speed of free movement of the cathode spots. The generation of cathode spots compensates for their removal from the area of the primary arc discharge by the rapidly moving surface of the workpiece. This ensures the stability of the processing of long products at any speed.
Возможно в области первичного дугового разряда катодные пятна генерировать непрерывно. It is possible in the area of the primary arc discharge to generate cathode spots continuously.
Такой способ обеспечивает стабильность горения дуги и повышение качества обрабатываемой поверхности. This method ensures the stability of the arc and improving the quality of the processed surface.
Возможно в области первичного дугового разряда генерировать катодные пятна импульсно-периодически с заданной частотой. It is possible to generate cathode spots in the region of the primary arc discharge pulse-periodically with a given frequency.
Такой способ генерирования катодных пятен дает экономию энергозатрат при сохранении стабильности горения дуги. This method of generating cathode spots saves energy while maintaining the stability of arc burning.
Кроме того, задачи решаются тем, что устройство для осуществления способа электродуговой обработки изделий, содержащее по крайней мере два закрепленных на держателе электрода, установленных попарно-симметрично относительно плоскости, перпендикулярной направлению перемещения изделия, соединенных посредством токоподводов с одним выводом источников питания, другой вывод которых подключен к обрабатываемому изделию, систему возбуждения первичного дугового разряда и генерирования катодных пятен и средство для ограничения перемещения плазмы дугового разряда зоной обработки изделия и рабочими поверхностями по крайней мере двух электродов, выполненное в виде экранов, установленных с зазором относительно изделия и электродов, защищающих части изделий, не подлежащих обработке и/или нерабочую часть электродов, причем участки этих экранов, непосредственно примыкающие к зоне обработки изделия и/или рабочей поверхности электродов, выполнены либо из жаропрочного материала, либо принудительно охлажденными, согласно изобретению площадь зоны совместного существования катодных пятен (S), площадь области дугового разряда одного электрода (Sd), расстояние между экраном и изделием (h), расстояние между экранами, параллельными наружным поверхностям электродов (D), радиус сопряжения поверхностей экрана при вершине угла v (R), длина образующей поверхности экрана, обращенной в сторону обрабатываемого изделия (l), угол между сопрягаемыми поверхностями экрана (Φ), расстояние между экранами соседних электродов (x) связаны между собой следующим соотношением
Такое взаимное расположение элементов устройства позволяет проводить очистку длинномерных изделий с необходимой скоростью и качеством обработки поверхности за счет формирования зон совместного существования катодных пятен.In addition, the tasks are solved in that the device for implementing the method of electric arc processing of products, comprising at least two electrodes fixed to the holder, mounted pairwise-symmetrically with respect to a plane perpendicular to the direction of movement of the product, connected by current leads to one output of power sources, the other output of which connected to the workpiece, a system for exciting a primary arc discharge and generating cathode spots and means for limiting the movement of arc discharge lasma by the product processing zone and the working surfaces of at least two electrodes, made in the form of screens installed with a gap relative to the product and electrodes protecting parts of the products that are not to be processed and / or the non-working part of the electrodes, and the parts of these screens directly adjacent to the processing zone of the product and / or the working surface of the electrodes are either made of heat-resistant material or forced cooled, according to the invention, the area of the cathode coexistence zone spots (S), the area of the arc discharge region of one electrode (Sd), the distance between the screen and the product (h), the distance between the screens parallel to the outer surfaces of the electrodes (D), the radius of conjugation of the screen surfaces at the apex of the angle v (R), length the forming surface of the screen facing the workpiece (l), the angle between the mating surfaces of the screen (Φ), the distance between the screens of adjacent electrodes (x) are interconnected by the following relation
This relative arrangement of the elements of the device allows cleaning long products with the necessary speed and quality of surface treatment due to the formation of zones of joint existence of cathode spots.
Это достигают образованием области дугового разряда со следующими свойствами: каждая точка поверхности, принадлежащая данной области, находится в прямой видимости рабочих поверхностей, по крайней мере, двух электродов. В этих областях одновременно существуют катодные пятна, ток от которых замыкается, по крайней мере, на два электрода. This is achieved by the formation of an arc discharge region with the following properties: each surface point belonging to this region is in direct visibility of the working surfaces of at least two electrodes. In these areas, there are simultaneously cathode spots, the current from which is closed by at least two electrodes.
На фиг. 1 схематично изображено создание в прототипе перекрывающихся зон обработки на 3-электродной системе без образования зон совместного существования катодных пятен; на фиг. 2 вид по стрелке D на фиг. 1; на фиг. 3 схематично формирование зон совместного существование катодных пятен, поясняющее осуществление способа электродуговой обработки изделий согласно изобретению; на фиг. 4 схематичное изображение устройства, поясняющего пример осуществления способа электродуговой обработки длинномерных изделий цилиндрической симметрии согласно изобретению; на фиг. 5 схематичное изображение устройства, поясняющего пример осуществления способа электродуговой обработки длинномерных плоских изделий согласно изобретению. In FIG. 1 schematically shows the creation in the prototype of overlapping treatment zones on a 3-electrode system without the formation of zones of coexistence of cathode spots; in FIG. 2 is a view along arrow D in FIG. 1; in FIG. 3 schematically the formation of zones of the joint existence of cathode spots, explaining the implementation of the method of electric arc treatment of products according to the invention; in FIG. 4 is a schematic illustration of a device explaining an example implementation of the method of electric arc processing of long cylindrical symmetry products according to the invention; in FIG. 5 is a schematic illustration of a device explaining an example embodiment of an electric arc processing method for long flat products according to the invention.
Примеры осуществления изобретения. Examples of carrying out the invention.
Рассмотрим сущность различных вариантов способа электродуговой обработки изделий, более детальное описание которых будет дано при рассмотрении принципа работы реализующего данный способ устройства. Consider the nature of the various options for the method of electric arc processing of products, a more detailed description of which will be given when considering the principle of operation of the device implementing this method.
Формирование зон совместного существования катодных пятен поясняет фиг. 3, на которой схематически изображена двухэлектродная система в сечении полуплоскостью, проходящей через ось симметрии в случае обработки длинномерных изделий цилиндрической симметрии и плоскостью, перпендикулярной плоскости изделий и параллельной направлению перемещения изделий в случае обработки плоских длинномерных изделий. Приняты следующие обозначения: SS' поверхность изделия, АВ область дугового разряда первого электрода, FC область дугового разряда второго электрода, СВ зона совместного существования катодных пятен, поддерживающих дуговой разряд на первом и втором электродах. The formation of zones of coexistence of cathode spots is illustrated in FIG. 3, which schematically depicts a two-electrode system in cross section by a half-plane passing through the axis of symmetry in the case of processing long products of cylindrical symmetry and a plane perpendicular to the plane of the products and parallel to the direction of movement of the products in the case of processing flat long products. The following designations are accepted: SS 'surface of the product, AB region of the arc discharge of the first electrode, FC region of the arc discharge of the second electrode, CB zone of the joint existence of cathode spots supporting the arc discharge on the first and second electrodes.
Способ электродуговой обработки изделий, согласно первому варианту, заключается в том, что обрабатываемое изделие 1 (фиг. 4) помещают в вакуумную камеру (на чертеже не показана), подсоединяют это изделие 1 и по крайней мере два электрода 2 и 3, охватывающих это изделие 1, к источникам 4 и 5 питания и при давлении среды ниже 10 Па возбуждают между изделием 1 и электродом 2 первичный дуговой разряд, используют источники 4 и 5 питания с падающей внешней вольтамперной характеристикой. Возбуждение первичного дугового разряда осуществляют путем инжекции в межэлектродный промежуток небольшого количества плазмы, формирующей проводящий канал между изделием 1 и электродом 2, например, методом разведения контактов между изделием 1 и системой 6 возбуждения первичного дугового разряда. Режим горения дуги устанавливают путем регулирования нагрузочной характеристики источника 4 питания. The method of electric arc treatment of products, according to the first embodiment, is that the workpiece 1 (Fig. 4) is placed in a vacuum chamber (not shown), this
При горении дуги создают равномерное распределение тока по поверхности обрабатываемой зоны изделия 1 и рабочим поверхностям электродов 2, 3. Это может быть достигнуто путем соединения изделия 1 с источниками 4 и 5 питания с помощью двух токоподводов 7 и 8, подключенных к изделию 1 симметрично относительно его зоны обработки и к одному из выводов источников 4, 5 питания, а также путем соединения электродов 2, 3 с источниками 4, 5 питания посредством аналогичных симметрично подключенных токоподводов 9, 10 и 11, 12. When burning the arc create a uniform distribution of current over the surface of the treated zone of the
В частных случаях реализации данного варианта способа необходимо либо, как описано выше, создавать равномерное распределение тока по поверхности обрабатываемой зоны изделия 1 и по рабочим поверхностям электродов 2 и 3, либо в зависимости от конкретной решаемой задачи, только на поверхности изделия 1 или только на рабочих поверхностях электрода 2, 3. In special cases of the implementation of this variant of the method, it is necessary either, as described above, to create a uniform distribution of current over the surface of the treated zone of the
По заданной программе осуществляют направленное перемещение дугового разряда относительно изделия 1. При этом вслед за этим дуговым разрядом по поверхности обрабатываемой зоны изделия 1 направленно перемещаются катодные пятна, обеспечивая обработку этого изделия 1 по заданной программе. According to a given program, a directional movement of the arc discharge relative to the
Возможен также другой случай реализации первого варианта предлагаемого способа, который отличается от предыдущего тем, что при горении дуги по крайней мере на два электрода 2 и 3 по заданной программе осуществляют перемещение изделия 1 относительно области дугового разряда. There is also another case for the implementation of the first variant of the proposed method, which differs from the previous one in that when burning the arc by at least two
Возможно также сочетание рассмотренных выше случаев реализации первого варианта способа электродуговой обработки, которое характеризуется тем, что при горении дуги создают как перемещение области дугового разряда, так и изделия 1, обеспечивая принудительное перемещение катодных пятен. На практике данный случай используется сравнительно редко, так как для его осуществления необходимо более сложное устройство. A combination of the above cases of the implementation of the first embodiment of the electric arc treatment method is also possible, which is characterized by the fact that when the arc is burned, both the movement of the arc discharge region and the
Кроме того, ограничивают область перемещения дугового разряда обрабатываемой зоной изделия 1, например, посредством экранов 13 и 14 и рабочими поверхностями по крайней мере двух электродов 2 и 3. In addition, the area of movement of the arc discharge is limited by the treated zone of the
Катодные пятна дуги, горящей при давлении среды ниже 10 Па, включая чисто вакуумный разряд, непрерывно самопроизвольно перемещаются по поверхности изделия 1. Это зачастую нежелательное свойство дуги низкого давления используется в способе для достижения положительного эффекта равномерной или иной, обусловленной заданной программой, обработки поверхности изделия. The cathode spots of an arc burning at a medium pressure below 10 Pa, including a purely vacuum discharge, continuously spontaneously move along the surface of the
В описываемом варианте способа за счет создания на указанных поверхностях равномерного распределения тока, обеспечивается, практически, равная вероятность нахождения электродных пятен дуги на всех участках обрабатываемой зоны изделия 1, ограниченной экранами 13 и 14. При этом электродные пятна движутся хаотически по всей поверхности данной зоны, обеспечивая равномерную обработку ее поверхности. In the described variant of the method, by creating a uniform current distribution on the indicated surfaces, an almost equal probability of finding the electrode spots of the arc in all areas of the treated zone of the
На поверхности обрабатываемой зоны изделия 1 в промежутке между двумя электродами 2 и 3 формируют зону совместного существования катодных пятен СВ. Это достигают посредством создания симметричного относительно плоскости симметрии электродов 2, 3 распределения электрических полей в пространстве между поверхностью обрабатываемой зоны изделия 1 и электродами 2, 3, а также благодаря использованию соответствующих форм экранов 13, 14 и соответствующих форм электродов 2 и 3, их взаимному расположению. On the surface of the treated zone of the
Катодные пятна из области воздействия первичного дугового разряда на первом электроде 2 за счет их сноса при движении изделия 1 и/или их свободного перемещения по поверхности изделия 1 попадают в зону совместного существования катодных пятен СВ электрода 2 и ближайшего с ним электрода 3, и возбуждают дуговой разряд на этот электрод 3. Затем пятна перемещаются по поверхности изделия 1 в зону совместного существования катодных пятен следующей паpы электродов: электрода 3 и ближайшего за ним электрода (на чертеже не показан), и возбуждают дуговой разряд на ближайшем электроде. Такой процесс последовательного возбуждения дугового разряда на электродах продолжается до тех пор пока дуговой разряд не загорится на все электроды. В дальнейшем стационарное и непрерывное горение дугового разряда на электродах обеспечивают катодными пятнами, находящимися в зонах совместного существования катодных пятен СВ. При случайном (самопроизвольном) погасании дугового разряда на одном из электродов дуговой разряд на этот электрод возбуждают катодными пятнами, находящимися в смежных с ним зонах совместного существования катодных пятен. The cathode spots from the area of the primary arc discharge on the
Разрядный ток в зоне совместного существования катодных пятен СВ не превышает величину разрядного тока на один электрод и не может быть меньше среднего тока на одно катодное пятно, т. е. так чтобы в каждой зоне совместного существования катодных пятен СВ одновременно находилось по крайней мере одно катодное пятно, т.е. The discharge current in the coexistence zone of CB cathode spots does not exceed the value of the discharge current by one electrode and cannot be less than the average current by one cathode spot, i.e., so that at least one cathode spot, i.e.
is≅I≅Id, (2)
где I ток в зоне совместного существования катодных пятен;
Id ток на один электрод;
is средний ток на одно катодное пятно.i s ≅I≅I d , (2)
where I is the current in the zone of coexistence of cathode spots;
I d current per electrode;
i s average current per cathode spot.
Таким образом обеспечивают высокое качество обработки поверхности изделия и устойчивое существование катодных пятен в зонах их совместного существования. Thus, they ensure high quality surface treatment of the product and the stable existence of cathode spots in the areas of their joint existence.
Способ электродуговой обработки изделий, согласно второму варианту, отличается от предыдущего тем, что на поверхности обрабатываемой зоны изделия 1 в области первичного дугового разряда генерируют катодные пятна с помощью системы 6 возбуждения первичного дугового разряда и генерирования катодных пятен. The method of electric arc treatment of products, according to the second embodiment, differs from the previous one in that cathode spots are generated on the surface of the treated zone of the
Данный второй вариант способа применяют в случае, когда изделие 1 движется со скоростью, превышающей скорость свободного перемещения катодных пятен в области воздействия дугового разряда по крайней мере одного электрода 2, первого по направлению движения изделия 1. Операция способа генерирование катодных пятен компенсирует вынос катодных пятен из области воздействия дугового разряда поверхностью движущегося изделия 1, и обеспечивает устойчивость и непрерывность горения дугового разряда под электродами. Катодные пятна, сносимые изделием 1 в зоны совместного существования катодных пятен первого электрода 2 и второго электрода 3, второго электрода 3 и третьего электрода (на чертеже не показан) и т. д. последовательно возбуждают и в дальнейшем поддерживают стационарный дуговой разряд на электродах (рядах электродов). This second variant of the method is used when the
Требуемая частота ν генерации катодных пятен заключена в интервале
Id ток разряда;
is средний ток на одно катодное пятно;
V разность скоростей перемещения изделия и средней скорости движения катодных пятен;
y -протяженность областей воздействия разряда и направлении перемещения изделия;
t характерное время размножения катодных пятен. Например, для Id 500 A, V 1 м/с, is 20 А
y=10 см, τ=5•10-4с, 7,4 с-1≅ν≅ 500 c-1
При генерации катодных пятен с частотой ν < 7,4 c-1 дуговой разряд не стационарен, так как вынос катодных пятен из области дугового разряда не компенсируют их генерацией, а также последующим их размножением (делением), в результате чего дуговой разряд погасает.The required frequency ν of cathode spot generation is in the range
I d discharge current;
i s average current per cathode spot;
V is the difference between the speeds of the product and the average speed of the movement of the cathode spots;
y is the length of the areas of impact of the discharge and the direction of movement of the product;
t is the characteristic propagation time of cathode spots. For example, for I d 500 A, V 1 m / s, i s 20 A
y = 10 cm, τ = 5 • 10 -4 s, 7.4 s -1 ≅ν≅ 500 s -1
When generating cathode spots with a frequency ν <7.4 s -1, the arc discharge is not stationary, since the removal of cathode spots from the region of the arc discharge is not compensated by their generation, as well as their subsequent multiplication (division), as a result of which the arc discharge is extinguished.
При генерации катодных пятен с частотой 7,4 с-1 ≅ ν ≅ 500 c-1 их вынос из области дугового разряда полностью компенсируют их генерацией системой 6 генерации катодных пятен.When generating cathode spots with a frequency of 7.4 s −1 ≅ ν ≅ 500 s −1, their removal from the region of the arc discharge is completely compensated by their generation by the cathode
Увеличение частоты генерации ν > 500 с-1 нецелесообразно ввиду экономии энергозатрат.An increase in the generation frequency ν> 500 s -1 is impractical due to the saving of energy costs.
Возможен случай реализации второго варианта предлагаемого способа, когда генерацию катодных пятен осуществляют непрерывно, например, посредством воздействия струи плазмы от системы 6 генерации катодных пятен с на поверхность обрабатываемой зоны изделия. A possible case is the implementation of the second variant of the proposed method, when the generation of cathode spots is carried out continuously, for example, by the action of a plasma jet from the
В качестве системы 6 генерации катодных пятен используют, например, плазмотрон, который осуществляет две операции второго варианта способа, а именно: возбуждение первичного дугового разряда и генерирование катодных пятен. Это позволяет поддерживать горение дугового разряда в стационарном режиме. As the
Возможен случай реализации второго варианта предлагаемого способа, когда генерацию катодных пятен осуществляют импульсно-периодически, используя при этом в качестве системы 6 генерации катодных пятен импульсно-периодический лазер, который используют также и для возбуждения первичного дугового разряда. При этом значительно снижаются средние затраты энергии на генерацию одного катодного пятна. A possible case is the implementation of the second variant of the proposed method, when the generation of cathode spots is carried out pulse-periodically, using a pulse-periodic laser as a
В дальнейшем рассмотрим конкретный пример устройства, реализующего описанные выше варианты способов. In the future, we consider a specific example of a device that implements the above-described variants of the methods.
Устройство для электродуговой обработки, преимущественно очистки, длинномерных изделий 1 цилиндрической симметрии, например, прутков, содержит, по крайней мере, два соосно установленных принудительно охлаждаемых электрода 2 и 3 (фиг. 4) с соосными отверстиями для размещения обрабатываемого изделия 1. A device for electric arc processing, mainly cleaning,
Каждый электрод выполнен в виде пары зеркально симметрично установленных тел вращения, плоскость симметрии которых перпендикулярна направлению перемещения изделия, а ось вращения совпадает с осью изделия. Сечением тел вращения является пятиугольник неправильной формы, одна сторона которого параллельна плоскости симметрии. Между электродами 2 и 3 и изделием 1 установлены экраны 13 и 14, которые имеют форму цилиндрической симметрии. Each electrode is made in the form of a pair of mirrored symmetrically mounted bodies of revolution, the plane of symmetry of which is perpendicular to the direction of movement of the product, and the axis of rotation coincides with the axis of the product. The section of bodies of revolution is an irregular pentagon, one side of which is parallel to the plane of symmetry. Between the
При обработке плоских длинномерных изделий 1 (фиг. 5), например, полосы или листа, предпочтительно устанавливать электроды 2, 3, выполненные в виде пары зеркально симметрично расположенных призм, плоскость симметрии которых перпендикулярна плоскости изделия 1 и направлению его перемещения. Основанием призмы является пятиугольник неправильной формы, одна сторона которого параллельна плоскости симметрии. When processing flat long products 1 (Fig. 5), for example, a strip or sheet, it is preferable to install
Устройство снабжено источниками 4, 5 питания, системой 6 возбуждения первичного дугового разряда и генерации катодных пятен. The device is equipped with
Устройство содержит также средство равномерного распределения тока на поверхности обрабатываемой зоны изделия 1, выполненное в виде двух токоподводов 7 и 8, подключенных к изделию 1 симметрично относительно зоны обработки и подсоединенных к отрицательному полюсу источников 4, 5 питания, а также средство для создания равномерного распределения тока на рабочей поверхности электродов 2 и 3, выполненное в виде токоподводов 9 12, электрически соединенных между собой, подсоединенных к положительному полюсу источников 4, 5 питания и подключенных к плоскостям электродов, перпендикулярных направлению перемещения изделия относительно их рабочей поверхности (фиг. 4 и 5). The device also contains means for uniform distribution of current on the surface of the treated zone of the
Зеркально симметричные части каждого электрода 2, 3 установлены с возможностью перемещения один относительно другого для регулирования ширины зоны обработки. Mirror-symmetric parts of each
Между электродами 2, 3 и изделием 1 установлены изолированные от электрической цепи экраны 13, 14, которые имеют форму цилиндрической симметрии. Between the
Экраны 13, 14, установленные с зазором относительно изделия 1 и электродов 2, 3, защищают части изделия 1, не подлежащие обработке и/или нерабочую поверхность электродов 2, 3. Причем по крайней мере участки этих экранов 13 и 14, непосредственно примыкающие к зоне обработки изделия 1 и/или рабочей поверхности электродов 2 и 3, выполнены либо из жаропрочного материала, либо принудительно охлаждаемыми. The
Каждый экран 13 и 14 имеет две сопрягающиеся поверхности, расположенные под углом Φ с радиусом сопряжения R. Each
Такое выполнение экранов 13 и 14 является наиболее простым в конструктивном оформлении и одновременно весьма эффективным функционально, в связи с чем оно предпочтительно для практической реализации изобретения. This embodiment of the
Поверхности экранов 13 и 14 параллельны поверхностям электродов 2 и 3: поверхности, обращенной в сторону изделия 1 и поверхности, перпендикулярной направлению перемещения изделия 1. В конкретных случаях реализации изобретения формы выполнения и место расположения этих экранов 13 и 14 могут быть различными. Так при обработке длинномерных изделий в виде полосового проката целесообразно электроды 2 и 3 с экранами 13 и 14 устанавливать по обе стороны обрабатываемого полосового проката. Геометрия и взаимное расположение экранов и электродов, обеспечивающая образование зон совместного существования катодных пятен СВ, поясняется фиг. 3. The surfaces of the
Кроме того, задачи изобретения решаются тем, что в устройстве для осуществления способа электродуговой обработки изделий площадь зоны совместного существования катодных пятен S, площадь области дугового разряда одного электрода Sd, расстояние между экраном и изделием h, расстояние между экранами, параллельными наружным поверхностям электрода D, радиус R сопряжения поверхностей экранов при вершине угла v, длина образующей l поверхности экрана, обращенной в сторону обрабатываемого, изделия, угол v между поверхностями экрана, расстояние x между экранами соседних электродов связаны между собой следующим соотношением
Кроме того, длина образующей L поверхности электродов 2, 3 обращенной к обрабатываемому изделию 1 ограничена условием
где d ширина зазора между поверхностями электродов 2, 3 и экранов 13, 14.In addition, the objectives of the invention are solved in that in the device for implementing the method of electric arc treatment of products, the area of the coexistence zone of cathode spots S, the area of the arc discharge region of one electrode S d , the distance between the screen and the product h, the distance between the screens parallel to the outer surfaces of the electrode D , the radius R of the interface of the screen surfaces at the apex of the angle v, the length of the generatrix l of the screen surface facing the workpiece, the angle v between the screen surfaces, the distance x me dy screens adjacent electrodes are interconnected by the following relationship
In addition, the length of the forming L surface of the
where d is the width of the gap between the surfaces of the
Приведенные соотношения выбраны экспериментально. The above ratios are selected experimentally.
В качестве системы 6 возбуждения первичного дугового разряда для реализации способа целесообразно использовать, например, поджигающий электрод. As the
Для реализации способа функции возбуждения первичного дугового разряда и генерации катодных пятен объединены одним средством 6, расположенным в области первого по направления движения изделия электрода 2. To implement the method, the functions of excitation of the primary arc discharge and generation of cathode spots are combined by one means 6 located in the region of the
Система 6 генерации катодных пятен в области разряда первого электрода 2 компенсирует вынос пятен из области разряда движущейся поверхностью изделия 1. На всех остальных электродах, следующих за первым, дополнительной генерации катодных пятен не требуется, поскольку их вынос из области дугового разряда каждого электрода компенсируется их поступлением из зоны совместного существования катодных пятен СВ, смежной с предыдущим (по ходу движения изделия 1) электродом. The
Целесообразно в качестве системы 6 возбуждения первичного дугового разряда и генерации катодных пятен для реализации способа для осуществления непрерывного генерирования катодных пятен использовать плазмотрон, обеспечивающий кроме первичного возбуждения дугового разряда, поступление плазмы на поверхность обрабатываемого изделия 1. В этом случае пятна генерируется непрерывно с частотой, увеличивающейся с увеличением концентрации плазмы поступающей на поверхность изделия 1. It is advisable as a
Целесообразно в качестве системы 6 возбуждения первичного дугового разряда и генерации катодных пятен для реализации способа для осуществления импульсно-периодической генерации катодных пятен использовать импульсно-периодический лазер, луч которого, кроме возбуждения первичного дугового разряда, в каждом импульсе генерирует на поверхности одно катодное пятно. В этом случае пятна генерируются импульсно с частотой генерации, равной частоте работы импульсно-периодического лазера. It is advisable as a
Устройство работает следующим образом. При давлении среды в камере ниже 10 Па между электродами 2 и 3 (фиг. 4 и 5) и обрабатываемым изделием 1 с помощью системы 6 возбуждения первичного дугового разряда возбуждают дуговой разряд между первым электродом 2 и изделием 1, являющимся катодом. Величину тока дугового разряда регулируют посредством изменения нагрузочной характеристики источника питания 4. The device operates as follows. When the pressure of the medium in the chamber is lower than 10 Pa between the
Процесс очистки основан на том, что по обрабатываемой поверхности изделия 1 перемещаются катодные пятна дуги, в области которых температура достигает 3000 5000oС. Катодные пятна двигаются со скоростью 10-2 - 102 м/с, в зависимости от вида окалины и загрязнений поверхности изделия 1, и посредством теплового воздействия удаляют на пути своего движения окалину и загрязнения.The purification process is based on the fact that on the treated surface of the
Благодаря симметричному подведению тока к изделию 1 и к электродам 2 и 3 на их поверхности даже при горении дуги поддерживается равномерное распределение тока, чем обеспечивается практически равная вероятность нахождения катодных пятен на всех участках обрабатываемой зоны изделия 1, включая зоны совместного существования катодных пятен СВ. Поэтому ток в зоне совместного существования катодных пятен СВ определяется формулой
Обозначения S и Sd даны в формуле (1).Due to the symmetrical supply of current to the
The notation S and S d are given in formula (1).
Обозначения I и Id даны в формуле (2).Designations I and I d are given in formula (2).
Ток в зоне совместного существования катодных пятен пропорционален площади зоны совместного существования катодных пятен. The current in the zone of coexistence of cathode spots is proportional to the area of the zone of coexistence of cathode spots.
Для устойчивого горения дугового разряда под всеми электродами и получения высокого качества обработки поверхности изделия ток в зоне совместного существования катодных пятен устанавливается равным или большим среднего тока на одно катодное пятно, но не превышающим ток на один электрод. In order to sustainably burn an arc discharge under all electrodes and to obtain a high quality surface treatment, the current in the joint existence zone of cathode spots is set equal to or greater than the average current per one cathode spot, but not exceeding the current per electrode.
В таблице приведены экспериментальные результаты, полученные при различной величине площади зон совместного существования катодных пятен. Результаты показывают, что при величине площади меньшей (0,3 0,37)Sd разряд неустойчив, поскольку среднее количество катодных пятен в зоне меньше единицы. При величине площади большей (0,3 0,37)Sd ухудшается качество обработанной поверхности, поскольку величина тока в зоне совместного существования катодных пятен больше тока на один электрод. Эксперимент показал, что при выбранной величине (0,3 0,37)Sd площади зон совместного существования катодных пятен дуговой разряд устойчиво горит даже при сильно пониженной величине разрядного тока (I≅75A), чего не было в прототипе.The table shows the experimental results obtained for different sizes of the areas of coexistence of cathode spots. The results show that when the area is less than (0.3 0.37) S d, the discharge is unstable, since the average number of cathode spots in the zone is less than unity. When the area is greater than (0.3 0.37) S d, the quality of the treated surface deteriorates, since the current in the zone of coexistence of cathode spots is greater than the current per electrode. The experiment showed that at a selected value of (0.3 0.37) S d the area of the zones of coexistence of cathode spots, the arc discharge steadily burns even at a very low discharge current (I≅75A), which was not in the prototype.
Форма и взаимное расположение электродов 2, 3 и экранов 13, 14 обеспечивает практически полное удаление продуктов эрозии из области дугового разряда и зон совместного существования катодных пятен СВ и лишь незначительная их часть осаждается на поверхности экранов 13, 14 и электродов 2, 3, что обеспечивает высокую надежность и повышенный ресурс работы данного устройства. The shape and relative position of the
Величина угла Φ между сопряженными поверхностями экранов 13, 14 подобрана экспериментально и составляет 20 50o. При углах v меньших 20o разряд неустойчив, при углах v больших 50o значительная часть эрозированной фракции будет осаждаться на экранах 13 и 14.The angle Φ between the mating surfaces of the
Наилучшее качество очистки и минимум энергозатрат достигают подбирая величину тока дугового разряда на каждом электроде 2, 3 и величину площади зон совместного существования катодных пятен СВ между каждой парой электродов. The best quality of cleaning and a minimum of energy consumption are achieved by selecting the magnitude of the arc discharge current at each
Таким образом, предлагаемые способы электродуговой обработки и устройства для их реализации обеспечивают проведение экологически чистых технологических процессов очистки изделий от окалины, загрязнений и заусенцев, испарения различных материалов и нанесения из них покрытий, нагрева, сварки и резки различных изделий и любые другие виды электродуговой обработки в вакууме длинномерных изделий, движущихся с большими, до 1 3 м/c скоростями. Процесс очистки протекает стабильно, что обеспечивает высокое качество обрабатываемой поверхности. Thus, the proposed methods of electric arc processing and devices for their implementation provide environmentally friendly technological processes for cleaning products from scale, contaminants and burrs, evaporation of various materials and coating, heating, welding and cutting of various products and any other types of electric arc processing in vacuum of long products moving at high speeds up to 1 3 m / s. The cleaning process proceeds stably, which ensures high quality of the processed surface.
Очищенные с помощью предлагаемых технических решений изделия имеют хороший товарный вид, повышается их коррозионная стойкость. Products cleared with the help of the proposed technical solutions have a good presentation, their corrosion resistance is increased.
Предлагаемые способы и устройства могут послужить основой для разработки новых типов перспективного технологического оборудования для различных областей техники. The proposed methods and devices can serve as the basis for the development of new types of promising technological equipment for various fields of technology.
Изобретение может быть использовано в машиностроении, металлургии, электротехнике и электронной промышленности для очистки и активации поверхности перед нанесением покрытий, упрочнения или отпуска приповерхностного слоя, удаления заусенцев, сварки и резки изделий и т. д. The invention can be used in mechanical engineering, metallurgy, electrical engineering and the electronics industry for cleaning and activating the surface before coating, hardening or tempering of the surface layer, deburring, welding and cutting of products, etc.
Claims (5)
Id ≥ I ≥ is,
где I разрядный ток в зоне совместного существования катодных пятен;
is средний ток на одно катодное пятно;
Id разрядный ток на один электрод.1. The method of electric arc treatment of products, which consists in the fact that the workpiece and at least two electrodes are connected to power sources with a falling external current-voltage characteristic, after which, at a medium pressure below 10 Pa, a primary arc is excited between the workpiece and at least one electrode a discharge with the formation of a plasma moving at least at the cathode, during arc burning create a uniform distribution of current on the surface of the treated zone of the product and / or working surfaces of at least two electrodes, move the region of the arc discharge according to a specified program relative to the product and / or the product relative to this region of the arc discharge limit this region of the arc discharge to the treated area of the product and the working surfaces of at least two electrodes, characterized in that on the surface of the treated zone of the product in the interval between at least two electrodes form a zone of coexistence of cathode spots, and subsequent arc discharges between the workpiece and electric The electrodes excite and support cathode spots from the zone of coexistence of cathode spots, and the magnitude of the discharge current in the zone of coexistence of cathode spots is determined by the ratio
Id ≥ I ≥ i s ,
where I is the discharge current in the zone of coexistence of cathode spots;
i s average current per cathode spot;
I d discharge current per electrode.
где S площадь зоны совместного существования катодных пятен;
Sd площадь области дугового разряда одного электрода;
h расстояние между экраном и поверхностью изделия;
D расстояние между экранами, параллельными наружным поверхностям электродов;
R радиус сопряжения поверхностей экрана при вершине угла Φ;
l длина образующей поверхности экрана, обращенной в сторону обрабатываемого изделия;
v угол между поверхностями экрана;
x расстояние между экранами соседних электродов.5. A device for electric arc processing of products, containing at least two electrodes, each of which is made in the form of a pair of elements fixed to the holder, mounted mirror-symmetrically relative to a plane perpendicular to the direction of movement of the products, and connected via a current lead to one output of the power source, another output of which is connected to the workpiece, a system for exciting a primary arc discharge and generating cathode spots, a means to limit the movement of plasma arcs discharge zone by the product processing zone and the working surfaces of at least two electrodes, made in the form of screens isolated from the electric circuit, having the form of two surfaces, mating at an angle, installed with a gap relative to the product and at least two electrodes protecting parts of the product not subject to processing, and / or non-working surface of at least two electrodes, and at least portions of these screens directly adjacent to the processing zone of the product and / or working surface at extremely and at least two electrodes made of heat-resistant material or forced to be cooled, characterized in that the area of the joint existence zone of cathode spots, the area of the arc discharge region of one electrode, the distance between the screen and the product, the distance between the screens parallel to the outer surfaces of the electrodes, the radius of conjugation of the surfaces of the screens at the apex of the angle Φ, the length of the generating surface of the screen facing the workpiece, the angle between the surfaces of the screen, the distance between the screens The common electrodes are interconnected by the following ratio:
where S is the area of the coexistence zone of cathode spots;
S d the area of the region of the arc discharge of one electrode;
h the distance between the screen and the surface of the product;
D the distance between the screens parallel to the outer surfaces of the electrodes;
R is the radius of conjugation of the screen surfaces at the apex of the angle Φ;
l the length of the generating surface of the screen facing the workpiece;
v the angle between the surfaces of the screen;
x distance between the screens of adjacent electrodes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93003651A RU2068305C1 (en) | 1993-01-21 | 1993-01-21 | Method and apparatus for electric-arc treatment of products |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93003651A RU2068305C1 (en) | 1993-01-21 | 1993-01-21 | Method and apparatus for electric-arc treatment of products |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93003651A RU93003651A (en) | 1996-06-10 |
| RU2068305C1 true RU2068305C1 (en) | 1996-10-27 |
Family
ID=20136141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93003651A RU2068305C1 (en) | 1993-01-21 | 1993-01-21 | Method and apparatus for electric-arc treatment of products |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2068305C1 (en) |
-
1993
- 1993-01-21 RU RU93003651A patent/RU2068305C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 935141, кл. B 08 B 3/10, 1982. Патент EP N0468110, кл. B 08 B 7/00, 1990. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4551221A (en) | Vacuum-arc plasma apparatus | |
| KR20070099345A (en) | Dc arc plasmatron and the method using the same | |
| PL115498B1 (en) | Method for producing plasma in a plasma arc generator and device therefor | |
| US4555612A (en) | Plasma jet cleaning apparatus and method | |
| US5107510A (en) | Apparatus and method for burst-mode operation of a pulsed laser | |
| EP0560526B1 (en) | Method and apparatus for carrying out surface treatment | |
| RU2068305C1 (en) | Method and apparatus for electric-arc treatment of products | |
| EP0468110B1 (en) | Electric arc treatment of parts | |
| RU2686505C1 (en) | Method of plasma processing of metal products | |
| JP4691097B2 (en) | Equipment for carbon deposition | |
| RU2118399C1 (en) | Process of cathode-vacuum treatment of surfaces of metal parts | |
| JPH0762525A (en) | Process and apparatus for electric arc treatment of part | |
| RU2386705C1 (en) | Steel items hardening method | |
| RU2065891C1 (en) | Method and apparatus for ionic treatment of pieces surface | |
| RU1695704C (en) | Method of treating surface articles by arc discharge in vacuum | |
| RU2061286C1 (en) | Method of and device for producing electric discharge | |
| RU2509824C1 (en) | Surface processing by arc discharge in vacuum | |
| RU2069131C1 (en) | Device for plasma treatment of articles | |
| JP3349815B2 (en) | Vacuum arc descaling method | |
| RU2135316C1 (en) | Plant for electric arc cleaning of wire in vacuum | |
| RU2139151C1 (en) | Method of cleaning of metal surfaces and device for its embodiment | |
| RU2170283C2 (en) | Process of cleaning of surfaces of metal articles | |
| SU1121116A1 (en) | Method of electric discharge alloying | |
| RU2030484C1 (en) | Device for plasma machining of metal articles | |
| RU1498371C (en) | Plasma generator for treating surfaces of dielectric materials |