RU2174065C2

RU2174065C2 - Method increasing service life of plasma generator used for plasma-arc machining of materials

Info

Publication number: RU2174065C2
Application number: RU99103416/02A
Authority: RU
Inventors: И.Е. Киренский; В.П. Ларионов
Original assignee: Институт физико-технических проблем Севера СО РАН
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2001-09-27

Abstract

FIELD: welding, design of electric arc plasma generators. SUBSTANCE: current variation coefficient which value is employed to evaluate stability of arcing is changed in process of machining. Short-time shunting of gap " cathode-nozzle-article " indicates growth of current variation coefficient with values of arc current above critical one which characterizes start of destruction of nozzle. Method allows start of destruction of nozzle to be registered in process of plasma-arc machining and rated operational condition of plasma generator to be restored which makes it feasible to avoid complete destruction of nozzle and prolong operational life of plasma generator. EFFECT: prolonged service life of plasma generator. 2 dwg

Description

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при разработке электродуговых плазмотронов. The invention relates to welding production and can be used in the development of electric arc plasmatrons.

Цель изобретения - повышение ресурса работы плазмотрона при плазменно-дуговой обработке материалов. The purpose of the invention is to increase the life of the plasma torch during plasma-arc processing of materials.

Наиболее близким аналогом предлагаемому способу при плазменно-дуговой обработке, является способ повышения ресурса работы плазмотрона, где измеряемым параметром является минимально достаточное расстояние между соплом и изделием для устранения двойного дугообразования, которое трудно определять в зависимости от способа перемещения горелки и вида обработки [1]. The closest analogue of the proposed method for plasma-arc processing is a method of increasing the operating life of the plasma torch, where the measured parameter is the minimum sufficient distance between the nozzle and the product to eliminate double arcing, which is difficult to determine depending on the method of movement of the torch and the type of processing [1].

Предлагаемый способ повышения ресурса осуществляется следующим образом. При плазменно-дуговой обработке материалов для измерения электрического параметра сжатой дуги - коэффициента вариации по току, величина которого характеризует стабильность горения сжатой дуги, к плазмотрону и изделию подключается информационно-измерительная система согласно представленной схеме (фиг. 1), где 1 - плазмотрон, 2 - водоохлаждаемый анод, 3 - пульт управления, 4 - источник питания, 5 - информационно-измерительная система, 6 - система газоводоснабжения, 7 - шунт. По характеру изменения величины этого параметра, т.е. ухудшению стабильности горения сжатой дуги при токах выше критического значения тока дуги, определяют начало разрушения сопла плазмотрона. The proposed method of increasing the resource is as follows. When plasma-arc processing of materials for measuring the electric parameter of a compressed arc is a current variation coefficient, the value of which characterizes the stability of combustion of a compressed arc, an information-measuring system is connected to the plasmatron and product according to the presented diagram (Fig. 1), where 1 is a plasmatron, 2 - water-cooled anode, 3 - control panel, 4 - power source, 5 - information-measuring system, 6 - gas supply system, 7 - shunt. By the nature of the change in the value of this parameter, i.e. deterioration in the stability of combustion of the compressed arc at currents above the critical value of the arc current, determine the beginning of the destruction of the plasma torch nozzle.

Производилось измерение коэффициента вариации по току при различных режимах плазменно-дуговой обработки материалов. В качестве материала электрода плазмотрона использовался вольфрам. Сжатая дуга горела между вольфрамовым электродом и медным водоохлаждаемым анодом. Расстояние между срезом сопла и медным анодом было равно 8 мм. Диаметр канала сопла плазмотрона и длина его цилиндрической части составляли 3 мм. В качестве плазмообразующего газа использовался аргон, расход которого изменяли в процессе исследований. Защитный газ не подавался. При определенных режимах с увеличением тока дуги достигается максимальная стабильность горения сжатой дуги, которая характеризуется низким значением коэффициента вариации по току (фиг. 2). При дальнейшем увеличении тока дуги выше критического происходит дестабилизация горения сжатой дуги. Ухудшение стабильности горения сжатой дуги связано с кратковременным шунтированием промежутка катод - сопло - изделие, что является началом разрушения сопла. The coefficient of variation in current was measured at various modes of plasma-arc processing of materials. Tungsten was used as the material of the plasma torch electrode. A compressed arc burned between a tungsten electrode and a copper water-cooled anode. The distance between the nozzle exit and the copper anode was 8 mm. The diameter of the nozzle channel of the plasma torch and the length of its cylindrical part were 3 mm. Argon was used as a plasma-forming gas, the flow rate of which was changed during the research. Shielding gas was not supplied. Under certain conditions, with increasing arc current, maximum burning stability of the compressed arc is achieved, which is characterized by a low value of the coefficient of variation in current (Fig. 2). With a further increase in the arc current above the critical value, the combustion of the compressed arc is destabilized. The deterioration in the stability of combustion of a compressed arc is associated with a short-term shunting of the cathode – nozzle – article gap, which is the beginning of the destruction of the nozzle.

Предложенный способ позволяет в процессе плазменно-дуговой обработки материалов регистрировать начало разрушения сопла и восстановить нормальный режим работы плазмотрона. Таким образом, появляется возможность избежать полного разрушения сопла в процессе плазменно-дуговой обработки материалов и тем самым повысить ресурс работы плазмотрона. The proposed method allows in the process of plasma-arc processing of materials to register the beginning of the destruction of the nozzle and restore the normal mode of operation of the plasma torch. Thus, it becomes possible to avoid complete destruction of the nozzle during the plasma-arc treatment of materials and thereby increase the life of the plasma torch.

Литература
1. Кафитин Е. Д. Плазменная обработка материалов. Обзор. - М.: НИИТАВТОПРОМ, 1969, c. 17-20.Literature
1. Kafitin E. D. Plasma processing of materials. Overview. - M.: NIITAVTOPROM, 1969, p. 17-20.

Claims

A method of increasing the life of the plasma torch during plasma-arc treatment of materials, in which the destruction of the nozzle by stabilizing the burning of the arc is prevented, characterized in that during the processing the coefficient of variation in current is measured, the value of which is used to evaluate the stability of arc burning and the increase of which at higher arc currents critical characterizes the beginning of the destruction of the nozzle.