SU1591198A1 - Устройство для плазменно-дуговой обработки неэлектропроводных материалов (5-7) - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для плазменной обработки неэлектропроводных материалов. Цель изобретения - увеличение ресурса анода и расширение технологических возможностей. Для этого в устройстве рабочая поверхность анода 1 выполнена выпуклой в направлении оси 6 катодной горелки. При' поддержании расстояния между выходным отверстием сопла 5 и точкой минимального ' приближения анода 1 к оси 6 в 26 раз большим диаметра сопла достигается поставленная цель. Изобретением предусматривается возможность поворота анода 1 относительно оси 12. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СП

ς©

оо

Фиг.2

3

1591198

4

Изобретение относится к плазменной обработке неэлектропроводных материалов, в частности к устройствам для декоративно-защитной обработки поверхности строительных изделий из бетона, керамики и т.п. плазменной струей.

Целью изобретения является увеличение ресурса работы анода и расширение технологических возможностей устройства.

На фиг. 1 показана схема компоновки и работы устройства; на фиг. 2 вариант выполнения устройства.

Вынесенный анод 1 подключен к положительному полюсу источника ' 2 питания, отрицательный полюс которого соединен с катодным узлом 3 катодной горелки 4, Плазменная·струя формируется выходным отверстием сопла 5 диаметром Ц, расположенным внутри корпуса 6 горелки 4 пр ее продольной оси 7. Выпуклая в направлении оси 7 корпуса горелки рабочая поверхность анода 1 отстоит от оси корпуса горелки на расстояние 1, причем расстояние вдоль оси 7 от ближайшей к этой оси точки на рабочей поверхности до выходного отверстия сопла 5 составляет Ь=(.?--6)0 (Г) - диаметр выходного отверстия сопла 5У. Обработке подвергаются поверхность изделия 8, причем оплавленная зона формируется нетоковедущей частью 9 плазменной струи.

Анод 1 крепится накидной гайкой 10 к корпусу 11, снабженному водопроводящими каналами,12. Ось 13 симметрии проходит через точку на рабочей поверхности, расположенную на минимальном расстоянии 1 от оси 7 корпуса горелки и перпендикулярно этой оси. Поворот анода 1 вокруг оси 13 осуществляется путем фиксации накидной гайки 10 в нужном положении. Стрелками показано направление движения охлаж. дающей жидкости.

ч

Устройство работает следующим образом. '

Место фиксации опорного пятна разряда на рабочей поверхности анода 1 з отсутствие возмущающего воздействия динамического напора плазменной струи расположено в точке, ближайшей к катоду плазмотрона. Под напором струи место фиксации опорного пятна смещается по рабочей поверхности анода в сторону от горелки. Поскольку

10

15

20

25

30

35

40

55

рабочая поверхность выполйена выпуклой, опорное пятно, удаляясь от горелки при увеличении динамического напора струи (рост силы тока и расхода плазмообразующего газа), сначала приближается к оси 7 корпуса горелки, а затем начинает удаляться от нее. Одновременно растет напряжение на дуге. Эксперименты показывают, что существует ограниченный диапазон допустимых расстояний Ь от выходного отверстия сопла 5 до точки минимального приближения рабочей поверхности анода 1 к оси 7 корпуса горелки, в котором отсутствует беспорядочное перемещение опорного пятна на рабочей поверхности анода и одновременно имеет место минимальная его эрозия. Согласно "изобретению при этом Ь=(2-6)П.

Учитывая расходимость плазменной струи от катода к аноду, а также то обстоятельство, что столб дугового разряда всегда расположен внутри •плазменной струи, установлено, что, если Ь<20, при любых значениях тока дуги, расхода плазмообразующего газа и расстояния жесткая на начальном отрезке плазменная струя бьет в анод своей приосезой наиболее горячей" частью. Это приводит к сильной эрозии анода, его быстрому разрушению. Если Ь>6Э, то хотя эрозия анода существенно меньше, стабилизация опорного пятна разряда на рабочей поверхности анода нарушается, Наблюдается беспорядочное перемещение опорного пятна по участку рабочей поверхности, расположенному за точкой ее минимального приближения к оси 7. При этом качество декорируемой поверхности снижается, кроме того, струя становится неуправляемой, поскольку ее геометрия з месте соприкосновения с поверхностью изделия не зависит от режимных параметров плазмотрона - тока дуги к расхода .плазмообразующего газа» '

Поскольку именно эти параметры определяют фактуру поверхности изделия, подвергаемого обработке, становится возможным изменять фактуру поверхности от гладкой до рельефной непосред стьенно в ходе обработки, не меняя геометрии размещения анода относительно плазмотрона.

С использованием предлагаемого

устройства такое изменение фактуры

осуществляется регулировкой расхода

плазмообразующего газа или силы тока.

5

15911

Рабочая поверхность анода может быть выполнена симметричной относительно оси 13, проходящей через точку минимального приближения рабочей $ поверхности к оси 7 перпендикулярно ей, а сам анод установлен с возможностью поворота вокруг оси 13. Это дополнительно увеличивает ресурс ано-’

•да в Ν- ~ раз, где ϋ_α - диаметр рабос

чей поверхности анода, Л_с - диаметр плазменной струи в сечении осью 13, поскольку после выработки ресурса в одном положении анод может быть по- 15 Вернут на угол 2ΪΓ/Ν и работа на нем продолжена до выработки ресурса в этом положении. Фиксация анода в нужном положении осуществляется с помощью гайки 10. 20

В ходе экспериментов с использованием предлагаемого устройства, для получения гладкой оплавленной поверхности отмечен следующий эффект, определяющий дополнительное преимущество 25 устройства. В результате натекания части плазменной струи на преграду в виде вынесенного анода 1 струя турбулизируется, что приводит к существенному снижению скорости течения по- 30 тока низкотемпературной плазмы в зоне контакта с обрабатываемой поверхностью. Поэтому, если необходимо придать обработанной поверхности какую-нибудь окраску, краситель, например, зд в капельно-жидком виде можно вводить в ходе оплавления непосредственно в зону контакта струи с поверхностью изделия, не опасаясь подсоса подаваемой смеси в плазменную струю при лю- 40 бых значениях расхода плазмообразующего газа. При этом играет роль только расстояние от места фиксации опор- ного пятна разряда на рабочей поверхности анода до поверхности изде- 45 лия.

Таким образом, технический эффект от использования предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в увеличении срока службы 50 анода; расширении технологических возможностей путем реализации на об-ί .

98 ⁶

рабатываемой поверхности как рельефного, так и гладкого декоративного защитного покрытия; стабилизации · пространственного положенйя плазменной струи за счет фиксации опорного пятна разряда на рабочей поверхности анода; расширении допустимого диапазона изменений тока дуги и расхода плазмообразующего газа без нарушения стабильности функционирования плазменной струи.

Кроме того, найден диапазон изменения расстояния от рабочей поверхности анода до поверхности изделия, в котором обеспечивается повышение производительности процесса оплавления за счет турбулизации плазменного потока вблизи обрабатываемой поверхности.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Устройство для плазменно-дуговой обработки неэлектропроводных ма—· териалов, содержащее катодную горелку, выполненную в виде размещенных

   в корпусе по продольной оси катодного узла и сопла, и вынесенный акоД, рабочая поверхность которого удалена от продольной оси корпуса, о т л ичающееся тем, что, с целы; увеличения ресурса работы анода и расширения технологических возможноетей устройства, рабочая поверхность анода выполнена выпуклой формы, а расстояние от выходного отверстия сопла по оси корпуса до удаленной ка минимальное расстояние от этой оси точки рабочей поверхности анода выбрано равным (2-6)Л, где п - диаметр сопла.
2. 2. Устройство пс π.' 1, с . л ичающееся тем, что ансд снабжен средством поворота относительно оси, проходящей через удаленную ка минимальное расстояние от оси корпуса точку рабочей поверхности перпен- . ддкулярно к этой рск, причем рабочая поверхность анода выполнена симметричной относительно оси поворота анода.

   1591198

   Риг. ϊ