SU695074A1 - Способ изготовлени неплав щегос электрода - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к способам Г изготовлени  неплав щихс  электродов дл  плазменной обработки, предназна ченных дл  работы, преимущественно, в среде углекислого газа.

Известен способ изготовлени  неплав щегос  электрода дл  плазменной свар ки в среде углекислого газа, заключающийс  в том, что в держатель из меди помещают предварительно залуженную припоем активную вставку из металла группы 4А таблицы Менделеева (циркони ) и путем совместного нагрева образуют металлургическую св зь между держателем и активной вставкой 1J,

Известен способ дл  плазменной обработки , при котором между дополнительным электродом-анодом и активной вставкой электрода, соединенной с держателем, возбуждают дугу в газовой среде 2.

Однако, изготовленные такими-способами неплав щиес  электроды имеют неприемлемый дл  промьпиленной эксплуатации ресурс работы (суммарное врем 

горени  электрической дуги при сварке) в среде углекислого газа высокой скфости. эрозии активной вставки.

Так использование наиболее -эффективной вставки из гафни  позвол ет производить плазменную сварку в среде углекислого газа при токах электрической дуги до 4ОО А, так как при токах электрической дуги свБПпе 40О А скорость эрозии активны вставки резко увеличиваетс . Причина столь быстрого sbiropav ни  неплав щегос  электрода в среде углекислого газа св зана с тем, что при JDaботе неплав щегос  электрода по мере эрозии активней вставки и погружени  столба электрическ( дуги в образовавщийс  кратер тепловой поток растет и происходит К1атас1рофическое разрушение э; ктрода. Это практически исключает его использование дл  плазменной сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей толщин ей свыше 6 мм, дл  тсото рых токи сварки должны превышать 4ОО А. Цепь изобретени  - повьпиенне ресурса работы электрода с активной вставкой из гафни  путем увеличени  ее термической стойкости образованием на поверхнооти активной вставки сло  из оксикарбида гафни  и сло  графита на последнем. Дл  достижени  этой цели в качестве упом нутой среды используют углекислый газ, а значение тока дуги вначале устакввливаютне превышающим 0,2 значени  рабочего тока, дл  данного электрода, затем производ т увеличение тока до величины рабочего тока со скоростью не более 40 А/с. Образование сло  оксикарбида гафни  на поверхности активной вставки и по- , следующее образование сло  графита на слое оксикарбида гафни  обеспечивает снижение теплового потока, падающего наг неплав щийс  электрод, и повышение термической устойчивости и эмиссионньсс свойств предлагаемого неплав щегос  электрода Во врем  нахождени  держател  из меди с соединенной с ним активной вставкой из гафни  в среде углекиолого газа при наличии электродной Дуги междуактивной вставкой и дополнитель.ным электродом-анодом эта активна  вставка вступает в химическое взаимодействие с активными компонентами плазмообразующего газа - углеродом и кислородом . При этом, на всей поверхности активной вставки образуетс  слой из оксикарбида гафни .

Экспериментально установлено, что обеспечивающий положительный эффект слой графита на слое из оксикарбида гафни  может быть псэлучен только при обработке неплав щегос  электрода Гор щей в среде углекислого газа электрической дугой, дл  которой обрабатьшаемьй неплав щийё  электрод  вл етс  катодом, т. е. электродом подключенным к отрицательному полюсу источника тока элект- ; рической дуги. Об этом свидетельствуют эксперименты, при которых обрабатываемый электрической дугой неплав щийс 

электрод подключалс  к положительному полюсу источника тока электрической дуГи , т, е.  вл лс  анодом. Во всех без исключени  этих экспериментах никакого

графитного сло  на рабочей поверхности активной вставки не образовьталрсь и неплав шийс  электрод быстро разрушалс ., ,

Установлено также, что при обработке неплав шегос  электрода-катода электрической дугой, гор щей в углекислом газе, образование сло  из оксикарбица гафни  на

определенную скорость увеличени  тока электрической дуги.

Врем  образовани  сло  из оксикарбида гафни  при возбуждении электрической ду-; ги составл ет величину пор дкаТ0 ,05-0,5 с. Нижний предел обусловлен временем химического взаимодействи  материала активной вставки с компонентами плазмообразующей среды: углеводом и кислородом. Верхний предел  вл етс  достаточным дл  полного покрыти  рабочей поверхности активной вставки слоем оксикарбида гафни .

Дл  покрыти  всей поверхности активной вставки слоем из оксикарбида гафни  . достаточно поддерживать ток электрической дуги, составл ющий всего 0,23 от полного рабочего тока J неплав щегос  электрода..

Если дл  первоначального образовани  сло  из оксикарбида гафни  достатоио в начальный момент горюни  электрической дуги поддерживать ток на уровне до 0,2 D от полного рабочего тока Л , то дл  последующего образовани  графитового покрыти  на .рабочей поверхности сло  из оксикарбида гафни , необходимо плавно увеличивать ток электрической дуги со 5 скоростью не более 40 А/с.

Если начало плавного увеличени  тока 3 электрической дуги начинаетс  со значенрй , превосход щих 0,2 Л , и со скорабочей поверхности активной вставки происходит практически мгновенно после возбуждени  электрической дуги. Если услови  образовани  сло  из оксикарбида гафни  (ток электрической дуги и врем  горени  электрической дуги) могут варьироватьс  в широких пределах, то, как показали эксперименты, услови  образовани  сло  графита на слое из оксикарбида гафни   вл ютс  строго определенными , Это вытекает из необходимости подДёрживать совершенно определенную пературу и радиальньй градиент температур на рабочей поверхности стгб  из оксикарбида гафни , при которой происходит образование графитного покрыти . Сопоставл   результаты экспериментов и теплофизические свойства сло  из оксикарбида гафни , гафни  и медного держател , было установлено, что дл  вььполнени  описанные выше условий получени  графитового покрыти  совершенно необходимо помимо определенной схемы включени  обрабатьшаемого неплав щегос  электрода в электрическую цепь источ- ника тока электрической дуги соблюдать

ростами, превышающими 40 А/с, то происходит перегрев рабочей поверхности сло  из оксикарбида гафнн , резкое нарушение радиального распределени  температуры , что исключает образование графи .тового покрыти 

При этом, -если полное врем  tf горени  составл ет f IT D| , то слой из графита покрывает слой из оксикарбида гафни  частично, но не менее 0,25 ча ти поверхности сло  из оксикарбида гафни . Если f 7/ J/40 -4-1 то слой из графита полностью покрывает слой из оксикарбида гафни .

Таким образом предлагаемьй способ изготовлени  неплав щегос  элейтроДа дл  сварки в среде углекислого газа или в смес х на основе углекислого газа позвол ет во врем  одного цикла горени  элекрической дуги наносить на активную вставку слой из оксикарбида гафни  и на него наноситьслой графита.

Образование сло  графита на поверхности из оксикарбида гафни  происходит в результате взаимодействи  оксикарби-Да гафни  с моноокисью углерода, образующейс  п{зи термической диссоциации углекислого газа в прикатодной части столба электрической дуги.. .

На чертеже изображена блок-схема

изготовлени  неплав щегос  электрода, иллюстрирующа  пример осуществлени  способа.

Неплав щийс  электрод, содержащий едный держатель 1 с предварительно запрессованной в него заподлицо активной вставкой 2 из гафни  помещают в камеру 3, имеющую патрубок 4 дл  впуска газа в патрубок 5 дл  выпуска газа, В камеру 3 также помещают дополнительный электрод 6, Медный держатель 1 поДключают к отрицательнрму поЛюсу источнй- ка 7 посто нного тока, а дополнительный электрод 6 - к положительному полюсу, В камеру 3 подают углекислый газ. Затем возбуждают электрическую дугу 8 между активной вставкой 2 из гаф    и дополнительным электродом 6. После возбуждени  элекаринеской дуги 8 в течение времени О,3 с поддерживают ток 0,2 от полного рабочего тока (при полном рабочем токе 800 А поддерживают 160 А) дл  образовани  сло  9 оксикар бида гафни  на всей рабочей поверхности активной вставки 2, .

Затем, не прерьта  гфени  электрической дуги 8, увеличивают ток электрической дуги со скоростью 20 А/с до

полного рабочего тока - 80О А дл  образовани  сло  10 графита на поверхности сло  9 из оксшсарЬида гафни . Затем включают электрическую дугу,

ПРИ этом, если врем  гфени  дугк 1 , 4О о, то слой графита покрьшает слой оксикарбида частично. Если 1:: 7 4О с , то слой графита noKpbtвает слой оксикарбида гафни  полностью,

Технико-экономический эффект предлагаемсго способа особенно велик при; использовании неплавйШИхс  электродов по данному способу при плазменной сварке низколегированных и низкоуглеродистых сталей в среде углекислого газа. Такой не плав щийс  электрод позвол ет осуществл ть плазменную сварку низколегированных и низкйуглеродистых сталей в среде углекислого газа или в смес х на основе углекислого газа со скорост ми , превышающими в 1,5-2,0 раза скорости сварки плав щимс  электродом.

При этом в 1,8-2,2 раза снижаетс  расход присадочного материала. Экономическа  эффективность от использовани  предлагаемого неплав щегос  элёктоода. при плазменной сварке составл ет 6,8 руб л  на один электрод.

Claims (1)

1.Патент США № 3198932, кл, 219-75, 1965,

2,Авторское свидетельство СССР № 538875, кл, В 23 К 35/40, 1975, , t