SU698733A1 - Горелка дл резки сжатой дугой - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области сварочного производства, а именно к устройствам дл  разделительной плазменно-дуговой резки, и может быть использовано при резке металлов толщиной до 5-6 мм в различных отрасл м народного хоз йства.

Известна горелка дл  плазменно-дуговой резки, котора  обеспечивает так называемую тангенциальную подачу плаз мообразующего газа в камеру плазмотрона . При выполнении процесса резки сопломи с диаметром канала более 1,52 ,0 мм газовый поток сохран ет вихревую закрутку и в канале сопла, а на выходе из него имеет место так называема  отсечка плазмообразунлцего газа ., при которой этот поток газа благодар  его тангенциальной подаче и высокой температуре нагрева, обусловленной конвективным теплообменом плазмообразующего газа с внутренней полостью камеры, уходит в окружающую атмосферу. При этом возрастает производительность обработки, так как газ не оказывает охлаждающего воздействи  на ванну расплавленного металла в полости реза 1.

Недостатксм известного устройства при его использовании дл  обработки

малых толщин, которую в свою очередь выполн ют соплами с диаметром канала не более 0,8-1,0 мм,  вл етс  то, что газовый поток дросселируетс  соплом плазмотрона, в св зи с -чем в канале сопла не сохран етс  закрутка газа несмотр  на наличие вихревой подачи газа в камеру, и на выходе из сопла газовый поток направлен практически аксиально, т,е, параллельно столбу дуги. Нагрев при этом плазмообразующего газа, вследствие его конвективного теплообменас внутренней полостью камеры канала сопла, весьма несущественен, так как при этом излучающа  способность дуги существенно ниже, что обусловлено выполнением процесса резки на малых токах (не более 30-40 А). Газовый поток, будучи направленным аксиально, охлаждает столб дугового разр да на участке отсреды сопла до обрабатьюаемого металла , снижа  тем самым его прорезающую способность. Попада  же в полость реза , практически холодный газ охлаждают ванну расплавленного металла, что в свою очередь обусловливает снижение производительности обработки.

Вследствие того, что скорости пристеночного потока газа в канале сопла  вл ютс  весьма значительными, при ис пользовании сопел малого диаметра дав ление в камере составл ет 7-12 кгс/см Газовый поток, будучи направленным, на выходе из сопла аксиально отражаетс  от наружной поверхности обрабаты ваемого издели , создает разрежение п оси канала сопла,а так как давление дуги на ванну расплавленного металла весьма незначительно из-за мальих рабочих токов, то металл, расплавлен ный в полости реза, вследствие наличи  разрежени  в струе газа, засасываетс  в виде капель на наружную поверхность обрабатываемого издели . Эти капли металла перемещаютс  с плазмотроном по направлению его движени . Наличие в пространстве между срезом сопла -плазмотрона и наружной поверхностью обрабатываемого издели  капель расплавленного металла снижает эксплуатационную надежность резательной аппаратуры ввиду возможного замыкани  этих капель о наружную поверхность сопла и возникновени  при этом двойного дугообразовани . Кроме того, шунтирование тока капл ми выплавленного металла обусловливает, ухудшение режущих свойств плазменной дуги. Вследствие периодического всасывани  металла из полости реза на наружную поверхность Обрабатываемого издели  искажаетс  траектори  газового потока на выходе из сопла, что в свою очередь вызывает отклонение стол ба дуги, способству  тем самым пол уче нию непараллельных кромок реза. В струе газа на выходе из сопла плазмотрона возникают пульсации давлени , обусловливающие по вление заметных рисок на боковых кромках реза. Известна также горелка дл  плазменно-дуговой резки, в которой камера формировани  плазменной дуги св зана с окружающей атмосферой посредством дополнительных отверстий параллельных каналу сопла 2. Недостатком данног устройства  вл етс  то, что .за счет увеличени  расхода плазмообразующего газа не может быть обеспечено существенное повышение плотности тока в кадалр сопла, формирующего плазменную дугу, так как часть потока газа, прак . тически не оказыва  вли ни  на сжати дуги в камере, выходит через дрполнительные отверсти  в окружающую атмосферу. Между тем, необходимым условием эффективного выполнени  про цесса резки малоамперной дугой  вл - етс  его выполнение при повышенных плотност х тока в канале сопла плаз . мотрона.Поэтому при использовании данной горелки дл  резки малых толщи имеет место образование натеков выплавленного металла на нижних кромка реза. Известна также горелка дл  резки сжатой дугой, содержаща  корпус. электрод и сопло с выполненными в нем формирующим дугу каналом и дополнительными отверсти ми, расположенными под углом 25-30° к оси сопла и выход щими на рабочий торец сопла 3. Недостатком данного устройства  вл етс  то, что дл  исключени  подсоса потоков плазмообразующего газа, например кислорода, из окружающей атмосферы требуетс  дополнительный поток газа (или воды). ,- Целью насто щего изобретений  вл етс  повышение качества кромок при разделительной резке химически активных металлов и уменьшение деформаций обрабатываемых изделий малых толщин путем использовани  одного потока газа. Указанна  цель достигаетс  тем, что дополнительные отверсти  выведены в формирующий канал сопла, а суммарна  площадь дополнительных отверстий равна площади поперечного сечени  канала сопла.. На фиг. 1 изображена горелка в разрез.е; на- фиг.. 2 - сечение по А-А на фиг.: 1. . Горелка имеет во.41Ьфрамовый стержневой электрод 1,.который установлен в камере 2 горелки. Всопловой вста.вке 3 выполнены дополнительные отверсти  4, которые расположены под углом сС по отношению к каналу отверсти  5 сопловой вставки 3. Соплова  вставка 3 установлена по jcoHycy Морзе в корпусе б горелки. Суммарна  площадь поперечного сечени  дополнительных отверстий 4 равна плсщади поперечного сечени  отверсти  канала 5. Значение угла d между осью дополнительных отверстий 4 и осью канала сопла 5, формирующего плазменную дугу , равно 5-30. Горелка работает следующим образом . При горении плазменной дуги между вольфрамовым катодом 1, наход щимс  в камере 2 корпуса 6 горелки, и обрабатываемым изделцем .-плазмообразующий газ подают в камеру.2. Обтека  вольфрамовый электрод, газ обеспечивает сжатие столба дуги на участке от конца электрода 1 до входа в отверстие цилиндрического канала 5, который выполнен в -сопловой вставке 3. Поток плазмообразующего газа также обеспечивает соответствующее сжатие столба дуги на начальном участке цилиндрического канала 5. Поток газа, пройд  указанный участок, поступаетв дополнительные отверсти  4, через которые ча.сть потока газа выходит в окружающую атмосферу. Так как дополнительные отверсти  располагают под углом сС- 25-30° по отношению к каналу сопла, то поток газа, вышедший через эти отверсти , воздействует на поверхность обрабатываемого издели  и

охлаждает ее. Так как этот поток газа попадает на поверхность издели  на рассто нии около-2-3 мм от кра  реза, то его охлаждающее воздействие способствует уменьшению деформаций изделий, выреза:нных плазменной резкой .

Направление газового потока под данным углом приводит к тому, что он отражаетс  от наружной поверхности обрабатываемого издели  и уходит в окружающую атмосферу, что исключает его попадание знурь полости реза. Наличие вокруг столба дуги потока плазмообразующего газа в виде кольцевой завесы, подаваемой через дополнительные отверсти  4, уменьшает возможный подсос кислорода из окружающей .атмосферы, что в свою очередь уменьшает количество кислорода, поЬтупающего в полость реза и обеспечивает повышение качества кромок реза при обработке титановых сплавов.

Суммарную площадь поперечного се . чени  дополнительных отверстий принимают равной площади поперечного сечени  отверсти  канала сопла, формирующего плазменную дугу. Увеличение площади поперечного сечени дополнительных отверстий, обусловливает уменьшение скорости потока празмообразующего газа, обтекающего наружную поверхность обрабатываемого издели , что в свою очередь уменьшает охлаждающее воздействие потока газа, подаваемого через дополнительные отверсти . Кроме того, это приводит .к тому, что через дополнительные отверсти  будет выходить весь плазмообразующий газ , что ухудшает услови  работы канала сопла, формирующего плазменную дугу на выходном его участке.

Несмотр  на то что через выход-гное отверстие канала 5 сопла выхо|Цит только часть плазмообразующего газа, подаваемого в камеру 2 горелки данное обсто тельство не оказывает существенного вли ни  на ухудшение условий работы выходного, участка канала . Этому способствует, во-первых, то, что длину данного участка, т.е. расою ние от среза канала сопла до его пересечени  с дополнительньш/ш. отверсти ми, принимают не более 0,5- 0,6 от общей длины канала сопла, что не оказывает существенного вли ни  на работоспособность Данного участка канала. Во-вторых, так как данна  горелка предназначена дл  выполнени  процесса резки на токах не более 50 то плазменные дуги на таких токах

относительно слабо расшир ютс  при снижении расхода плазмообразующего газа.

Увеличению диаметра столба дуги в радиальном направлении (что обусловливает веро тность двойного дугообразовани ) также преп тствует эффективное сжатие столба на близко расположенном к электроду участке канала сопла,

Значение угла oL- 25-30° выбирают

0 исход  из необходимости подачи газа через дополнительные отверсти  в область , расположенную на незначительном рассто нии от кра  реза. Увеличение этого угла ведет к ухудшению

5 охлаждающего воздействи  потока газа, подаваемого через дополнительные отверсти  Уменьшение этого угла вызывает нежелательное поступление данного потока газа внутрь полости реза.

0

Испытани  предлагаемой горелки показали , что при резке титанового сплава ВТ-1 толщиной 3,О мм имеет место уменьшение деформаций, обусловленное термическим воздействием плазменной

5 дуги на кромку реза. Кромки реза,. при использовании в качестве плазмог образующей среды технического азота, могут быть использованы дл  последующей аргоно- дуговой сварки без допол0 нительной механической обработки.

Claims (3)

1.Авторское свидетельство СССР

5 273030, кл. В 23 К 31/10, 1966.

2.Патент США № 3148263, кл. 219-75, 1971.

3.Патент ГДР № 73941, кл. 49 h 9/00, 1970.