RU213469U1 - Плазмотрон для аддитивного выращивания - Google Patents
Плазмотрон для аддитивного выращивания Download PDFInfo
- Publication number
- RU213469U1 RU213469U1 RU2022110519U RU2022110519U RU213469U1 RU 213469 U1 RU213469 U1 RU 213469U1 RU 2022110519 U RU2022110519 U RU 2022110519U RU 2022110519 U RU2022110519 U RU 2022110519U RU 213469 U1 RU213469 U1 RU 213469U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- plasma
- cathode
- nozzle
- gas
- Prior art date
Links
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 230000000996 additive Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 title claims 2
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 claims abstract description 42
- 235000010599 Verbascum thapsus Nutrition 0.000 claims abstract description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 11
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 240000000969 Verbascum thapsus Species 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 241000013987 Colletes Species 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000789 fastener Substances 0.000 description 1
- 238000005552 hardfacing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель, состоящая из катодного и анодного водоохлаждаемого узлов, разделенных изоляционной керамической пористой вставкой, относится к области машиностроения, в частности к дуговым плазмотронам комбинированного действия с подачей проволоки в качестве присадочного материала для аддитивного выращивания и наплавки на металлические изделия. Технический результат заключается в том, что данная полезная модель имеет анод с отверстием в виде сопла Лаваля, дополнительными каналами в аноде для поддува плазмообразующего газа, соплом с газовой линзой для защиты сварочной ванны, а также дополнительным устройством защиты наплавленного металла в процессе остывания. Вследствие этого процесс плазмообразования становится более стабильным, а наплавленный металл не подвержен влиянию атмосферы в жидком состоянии и в процессе остывания.
Description
Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к дуговым плазмотронам для наплавки.
Известны различные конструкции плазмотронов, характеризующиеся различными системами:
плазмообразования (косвенной, прямой или комбинированной);
защиты сварочной ванны;
подачи присадочного материала;
стабилизации плазменного потока.
В большинстве существующих плазмотронов для нанесения слоев в настоящее время применяется прямой или косвенный характер плазмообразования со стабилизацией дугового разряда конусным соплом и реализуется радиальная подача порошка за анодным пятном в канал сопла анода или подача присадочной проволоки под срез сопла-анода, защита только сварочной ванны.
Наиболее эффективный процесс плазменного напыления происходит в плазмотронах при вводе порошка в столб дугового разряда или в область анодного пятна, у которых наибольший КПД нагрева порошка.
Недостатком этих конструкций плазмотронов является отсутствие конструктивных решений по стабилизации процесса плазмообразования, низкой концентрации плазменного потока на выходе и недостатком защиты наплавленного металла от атмосферного воздействия.
Известна конструкция плазмотрона для аддитивного выращивания, состоящая из катода и анода, разделенных изоляционной вставкой, относящегося к области машиностроения, в частности к дуговым плазмотронам с аксиальным вводом порошка для аддитивного выращивания и напыления металлических и неметаллических защитных покрытий на изделия (см. Патент РФ Д.В. Петров, А.Н. Бабенко № RU 204751 U1, 17.06.2020).
Недостатками данной конструкции являются малый объем наносимого материала, а также косвенная схема плазмообразования, что не дает возможности эффективно выполнять изготовление крупногабаритных заготовок. Также конструкция не предполагает защиты наплавленного металла при его охлаждении.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является известная конструкция плазмотрона для напыления и наплавки покрытий с косвенным характером образования плазмы которая содержит корпус с установленным на нем питателем в сборе с дозатором, резервуар для приема пара, анод и катод, размещенные в корпусе с помощью контактно-крепежных элементов, установленной внутри теплопроводной трубки, контактирующей с анодом и проходящей через резервуар для приема пара, на аналогичных контактно-крепежных элементах (см. Патент РФ А.М. Марков, А.В. Балашов, В.А. Федоров № RU 2354460 С2, 02.04.2007).
Однако недостаток этой конструкции заключается в том, что применяется низкоэффективный процесс косвенного плазмообразования, устройство сопла не предполагает механизмов дополнительной стабилизации дуги, отсутствует газовая защита как сварочной ванны, так и наплавленного металла. Кроме того, при применении косвенной дуги происходит чрезмерное изнашивания анода, а вследствие этого, загрязнение наплавляемого слоя продуктами эрозии сопла.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание плазмотрона для аддитивного выращивания проволочными материалами крупногабаритных заготовок металлических изделий, снижение рассеивания плазменного потока и обеспечение защиты сварочной ванны и наплавленного металла в процессе остывания.
Решение указанной технической проблемы достигается тем, что в конструкции данной полезной модели применяется комбинированный процесс плазмообразования, что дает возможность увеличения мощности на дуге между катодом и деталью, что снижает эрозию анода. Анод плазмотрона выполнен с отверстием в виде сопла Лаваля с четырьмя дополнительными каналами для поддува плазмообразующего газа, что дает лучшую концентрацию плазменного потока. Также плазмотрон оснащен увеличенным соплом с газовой линзой, обеспечивающей ламинарный поток для защиты сварочной ванны, а также устройством для газовой защиты наплавленного металла, что обеспечивает защиту от атмосферных воздействий в процессе остывания. Данная конструкция обеспечивает возможность выполнения аддитивного выращивания слоев с помощью наплавки, широким спектром проволочных материалов, в том числе титановыми сплавами, молибденом, высоколегированными сталями и никелевыми сплавами.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что центральное отверстие анода выполнено в форме сопла Лаваля с четырьмя каналами, расположенными по окружности центрального отверстия, катод и анод изолированы керамической пористой вставкой и на корпусе плазмотрона закреплено устройство для газовой защиты наплавленного металла, что дает увеличение эффективности плазменного потока, а также предотвращение воздействия атмосферы на сварочную ванну и наплавленный металл.
При проведении испытаний плазмотрона для аддитивного выращивания получена концентрированная плазменная струя, что подтвердилось повышенным проплавлением, необходимая защита сварочной ванны и наплавленного материала со сниженным количеством неметаллических оксидных включений.
Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами: на фиг.1 изображены следующие конструктивные элементы: катода 1, анода 2, защитного сопла 3, цанги 4, прижимного колпачка 5, корпуса 6, пористой керамической вставки 7, трубки подвода присадочной проволоки 8, устройства защиты наплавленного металла 9. Также на чертеже показан основной металл 10, на котором предполагается выращивание или наплавка.
В корпусе 6 плазмотрона соосно установлены катод 1, в виде стержня из тугоплавкого материала, и анод 2 из медного сплава закрепленный в корпусе посредством резьбы. Катод установлен в зажимную цангу 4, закрепленную в корпусе 6 при помощи колпачка 5, имеющего резьбу. Анод 2 имеет рубашку охлаждения. К корпусу плазмотрона 6 с помощью резьбы прикреплено сопло 3. Канал для подачи проволоки 8 закреплен с помощью крепежных элементов на сопло 3. Устройство защиты 9 имеет регулировки относительно корпуса плазмотрона 6 и может перемещаться относительно корпуса плазмотрона вверх и вниз посредством крепежных элементов.
Принцип действия полезной модели состоит в том, что первоначально загорается дежурная дуга между катодом 1 и анодом 2. Катод 1 закреплен в корпусе 6 плазмотрона при помощи цанги 4 и прижимного колпачка 5. Анод 2 охлаждается дистиллированной водой, циркулирующей через подвод и отвод воды. Через канал подвода плазмообразующего газа подается газ (аргон), проходит через изолирующую пористую керамическую вставку 7 и поступает в камеру плазмообразования, после чего образуется плазма косвенного характера. Из центрального отверстия в форме сопла Лаваля анода 2 плазменный поток выходит в сторону основного металла 10, после чего подается рабочий ток и образуется рабочая дуга между катодом 1 и основным металлом 10. Также в анод 2 оснащен четырьмя каналами, находящимися вокруг центрального отверстия и располагающимися под углом к нему для дополнительного поддува плазмообразующего газа с целью дополнительной фокусировки плазменного потока. Таким образом, в плазмотроне обеспечивается максимальная эффективность при использовании дежурной и рабочей дуг одновременно. Место образовавшейся сварочной ванны на основном металле 10 защищает увеличенное сопло 3, оснащенное газовой линзой для образования ламинарного потока защитного газа. В момент образования рабочей дуги плазмотрон необходимо начать поступательно перемещать относительно основного металла 10 и обеспечить подачу присадочной проволоки через трубку 8. Наплавленный металл на этапе кристаллизации и остывания защищается устройством защиты 9. Устройство защиты 9 выполнено в виде колпака, в который поступает защитный газ.
Claims (2)
1. Плазмотрон для аддитивного выращивания, состоящий из катода и анода с жидкостным охлаждением, канала для подачи присадочного материала, закрепленных в корпусе, отличающийся тем, что центральное отверстие анода выполнено в форме сопла Лаваля с четырьмя каналами, расположенными по окружности центрального отверстия, катод и анод изолированы керамической пористой вставкой и на корпусе плазмотрона закреплено устройство для газовой защиты наплавленного металла.
2. Плазмотрон для аддитивного выращивания по п. 1, имеющий сопло газовой защиты сварочной ванны, оснащенное газовой линзой, закрепленное на корпусе плазмотрона непосредственно над сварочной ванной.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU213469U1 true RU213469U1 (ru) | 2022-09-13 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2005584C1 (ru) * | 1991-08-15 | 1994-01-15 | Кооператив "Блок" N 7-332 | Плазмотрон для напыления порошковых материалов |
SU1631849A1 (ru) * | 1987-06-11 | 1996-09-20 | Ленинградский сельскохозяйственный институт | Способ плазменной наплавки порошкообразным присадочным материалом |
RU66649U1 (ru) * | 2007-05-03 | 2007-09-10 | Виктор Миронович Дворников | Плазмотрон |
JP5139857B2 (ja) * | 2008-03-27 | 2013-02-06 | 新日鉄住金化学株式会社 | エポキシシリコーン樹脂を含む硬化性樹脂組成物 |
RU204751U1 (ru) * | 2020-06-17 | 2021-06-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологическая лаборатория" | Плазмотрон для аддитивного выращивания |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1631849A1 (ru) * | 1987-06-11 | 1996-09-20 | Ленинградский сельскохозяйственный институт | Способ плазменной наплавки порошкообразным присадочным материалом |
RU2005584C1 (ru) * | 1991-08-15 | 1994-01-15 | Кооператив "Блок" N 7-332 | Плазмотрон для напыления порошковых материалов |
RU66649U1 (ru) * | 2007-05-03 | 2007-09-10 | Виктор Миронович Дворников | Плазмотрон |
JP5139857B2 (ja) * | 2008-03-27 | 2013-02-06 | 新日鉄住金化学株式会社 | エポキシシリコーン樹脂を含む硬化性樹脂組成物 |
RU204751U1 (ru) * | 2020-06-17 | 2021-06-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологическая лаборатория" | Плазмотрон для аддитивного выращивания |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1928630B1 (en) | PLASMA TORCH WITH CORROSIVE PROTECTED COLLIMATOR and methods for its manufacture | |
US4564740A (en) | Method of generating plasma in a plasma-arc torch and an arrangement for effecting same | |
US8921731B2 (en) | Protective nozzle cap, protective nozzle cap retainer, and arc plasma torch having said protective nozzle cap and or said protective nozzle cap retainer | |
US5109150A (en) | Open-arc plasma wire spray method and apparatus | |
CN108608126B (zh) | 等离子分流熔化极弧焊接装置与焊接方法 | |
CA1114459A (en) | Method of and welding torch for arc welding | |
KR20110094292A (ko) | 플라즈마 토치용 전극 | |
US11178746B2 (en) | Protective nozzle cap, plasma arc torch comprising said protective nozzle cap, and use of the plasma arc torch | |
US9095037B2 (en) | Nozzle for a liquid-cooled plasma cutting torch with grooves | |
RU213469U1 (ru) | Плазмотрон для аддитивного выращивания | |
US20210121993A1 (en) | Device and method for plasma cutting of work pieces | |
CN103418897A (zh) | 用于等离子割炬的电极及其用途 | |
CN112846458A (zh) | 一种金属薄板的超低热输入焊接装置及焊接方法 | |
JP2020534160A (ja) | 熱接合のためのトーチ本体 | |
RU2742408C1 (ru) | Способ дуговой наплавки с использованием присадочной проволоки | |
RU204751U1 (ru) | Плазмотрон для аддитивного выращивания | |
Rotundo | Design and optimization of components and processes for plasma sources in advanced material treatments | |
US20210121971A1 (en) | Method and device for plasma cutting of work pieces | |
KR101707396B1 (ko) | 플라스마 전극, 그를 포함한 용접토치 및 그를 이용한 플라스마 하이브리드 용접장치 | |
JP2022073707A (ja) | Tig溶接方法 | |
SU782970A1 (ru) | Горелка дл дуговой сварки неплав щимс электродом в среде защитных газов | |
CN117867495A (zh) | 一种激光-等离子复合熔覆头及复合熔覆方法 | |
RU2556256C2 (ru) | Неплавящийся электрод для дуговых процессов и способ сварки постоянным током неплавящимся электродом | |
Akulov | Filler metal transfer in plasma welding in CO2 | |
Dimitrova et al. | PULSE–ARC PLASMA WELDING AND SURFACING PROCESSES |