SU1533843A1

SU1533843A1 - Способ плазменной обработки

Info

Publication number: SU1533843A1
Application number: SU853892224A
Authority: SU
Inventors: Михаил Гершенович Фридлянд; Валерий Александрович Першин; Александр Петрович Черкасов; Станислав Алексеевич Вахалин
Original assignee: Государственный проектный и научно-исследовательский институт "Гипроникель"; Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт угольного машиностроения
Priority date: 1985-05-06
Filing date: 1985-05-06
Publication date: 1990-01-07
Also published as: IN169046B

Abstract

Изобретение относитс к электродуговой, преимущественно плазменной, обработке материалов. Целью изобретени вл етс повышение производительности и снижение себестоимости обработки. Перед включением в плазмотрон подают углеводороды, в частности метан, и окислитель, представл ющий собой смесь углекислого газа и воздуха при содержании последнего в ней в пределах 10-50 об.%. Расход газов выбирают так, чтобы суммарный расход окислител в 1,05-2,5 раза превышал необходимый дл полной конверсии углеводородов смеси. При использовании смеси углекислого газа с воздухом обеспечиваетс рост производительности обработки на 10-30% благодар повышению напр жени на дуге и снижение себестоимости на 10-25% за счет применени более дешевого воздуха. 1 табл.

Description

Изобретение относитс к электродуговой , преимущественно плазменной, обработке материалов и может быть применено при их наплавке, закалке, напылении в машиностроении и других отрасл х промышленности.

Целью изобретени вл етс частична замена воздухом углекислого газа в процессах плазменной обработки при сохранении высокого качества и снижении себестоимости обработки, повышении производительности процесса .

Способ осуществл ют следующим образом.

В подготовленный к включению плазмотрон ввод т углеводороды и окислитель, представл ющий собой

смесь углекислого газа и воздуха при содержании последнего в ней в пределах 10-50 об.%. Расход газов выбирают в соответствии с технологическими требовани ми конкретного процесса обработки, но так, чтобы суммарный расход окислител в 1,05- 2,5 раза превышал необходимый дл полной конверсии углеводородов смеси, Расход каждого из газов, выраженный в абсолютных единицах (л/мин, м3/ч и т.п.) определ ют, например при использовании в качестве углеводородов метана, следующим образом.

Задают расход метана GCH превышение К расхода окислител над необходимым дл полной конверсии метана с этим расходом, относительное соел

СО

со

держание г.л УГПРКИСПОГО газа и Ч воздуха к окислительном газе. Записывают выражение дл конверсии метана окислительным газом заданного состава, учитыва , что

тГ.Ч4 + пС02 + Р № К2 4- Р02 (m + n)CO + 2mll2 + S5.Z2 м

10

30

(1,7.1 2

Известными методами определ ют коэффициенты п, n, p и, зна их, исход из заданного расхода метана, - расходы каждого компонента окисли- )5 тельного газа.

Подают все газы с определенными таким образом расходами в плазмотрон, подготовленный к включению, зажигают дугу между его катодом и ано- 20 дом - соплом или обрабатываемым изделием , устанавливают заданное по технологии значение тока и ведут процесс обработки, обеспечива ручное или механизированное перемещение 25 плазмотрона и издели .

II р и м е р. 1 . Производ т плазменную наплавку порошком ФБХ-6-2 днища рештака - скребкового одно- цепного конвейера очистных горных комбайнов. Дл плазмообразовани используют смесь природного газа (метана П1) с окислителем: угле- кислым газом и воздухом при содержании окислител в 1,05 раза превосхо- 35 дившем необходимое дл полной конверсии метана, расход метана 12 л / ми н.

Дл исключени возможного вредного воздействи на металл наплавки воздуха его содержание в окислительном газе выбрано минимальным, при котором еше скачиваетс его (воздуха ) добавка к углекислому газу на напр жении на дуге, а следовательно, и производительности наплавки. Исход из 3TOIO, окислительной служит смесь углекислого газа с воздухом при содержании их 90 и 10% соответственно . Следовательно выражение конверсии метана имеет следующий вид:

ЗСНд + ,87СОг + 0,0650,, + 0,24м2

5,87СО + 6Нг + 0,24N4.

Отсюда, с учетом превышени в 1,05 раза над необходимым дл полной конверсии 12 л/мин метана количества окислител определ ют расход

40

45

50

55

0

5

0 5

5

40

45

50

5

утлекисчого газа Г,Ј0 12,1 л/мин и расход воздуха f 6o,n 1.3 л/мин.

После подачи метана и этих газов с укатанными расходами зажигают дугу между катодом подготовленного к включению плазмотрона и наплавл емой поверхностью рештака на токе 160 Л. Напр жение на дуге составл ет при этом 115-120 R вместо 100 -110 В при использовании в качестве окислител только углекислого газа, т.е. на 10-15% выше.

Механизированную наплавку производ т со скоростью 1,5 м/мин, получал при этом наплавленный слой с твердостью 53-56 ед. HRC, толщиной 2 мм и шириной 30 мм. Катод плазмотрона работает в режиме посто нного возобновлени , дуга горит стабильно при посто нстве всех ее параметров.

Уменьшение концентрации воздуха в составе окислительного газа ниже 10% нецелесообразно, поскольку при этом рост напр жени в сравнении с дугой, гор щей в чистом Г0Ј, практически отсутствует.

II р и м е р 2, Производ т плазменное напыление износостойкого сло корунда на рабочую поверхность рештака. Дл плазмообразовани примен ют смесь метана с расходом 7 , 5 л/мин и окислительного газа в виде смеси углекислого газа (65%) с воздухом (35%) при коэффициенте К избытка окислител в сравнении с необходимым дл полной конверсии метана, рапным 2,5.

R соответствии с этим соотношением выражение конверсии метана имеет следующий вид:

3Cl t + 2,45ГОг -t- 0,2750г + -i- l.OJfb, 5,45Г.О + 6Ht + 1,03N2.

Отсюда, с учетом превышени в 2,5 раза над необходимым дл полной конверсии 7,5 л/мин метана количества окислител определ ют расход углекислого газаЧ:СОг 15,3 л/мин н расход воздуха 8,16 л/мин.

После подачи метана и этих газов с указанными расходами в подготовленный Y включению плазмотрон зажигают дугу на токе 300 А между его неплав щимс катодом с графитовой активной вставкой и наплавл емой поверхностью.

В таблицу сведены данные осуществлени предлагаемого способа.

Claims

При использовании предлагаемого изобретени замена при илазмообра- зовании углекислого газа его смесью с воздухом обеспечивает рост производительности обработки на 10-30% благодар повышению напр жени на дуге и снижение ее себестоимости на 10-25% благодар применению более дешевого воздуха. Формула изобретени

Способ плазменной обработки, при

котором в качестве плазмообразующей среды используют смесь углеводоро- доп с окислителем, отличающийс тем, что, с целью повышени производительности и снижени себестоимости обработки, в качестве окислител используют смесь углекислого газа с воздухом при следующем соотношении компонентов, об.%.: Углекислый газ50-90

ВоздухОстальное.

12,0

1,05

7,5

2,5

Пример

160

115-120 18,4-19,2

300

160

90:10

13,4

12,1

1,3

65:35

23,46

15,3

8,16

Продолжение таблицы

9,2

2,4

9,0

Увеличиваетс мощность дуги и производительность процесса по сравнению с плаэмо- образутощей смесью СП л + СО.