/-Т
«1 tl «i, «
to
с) СО ОО Предлагаемое из.обретение относитс к области электродуговой, преимущественно плазменной- обработки, и мо жет быть применено в машиностроении при сварке, наплавке, поверхностной обработке металлов и в металлургии при их выплавке ипереплавке. По основному авт.св. № 479583 l. известен сЛособ стабилизации сжатой дуги в активной плазмообразующей ере де, содержащей углеводороды и контак тирующей с рабочей поверхностью катода, при котором после выхода дуги на режим стабильного горени в состав плазмообразующей смеси д т окислитель в количестве 40-90% пообъему от количества, соответствующего теоретически- полной конвер сии углеводородов, вход щих в состав плазмообразующей смеси. Окислитель в плаэмообразуюадую среду начинают вводить в интервале времени от момеН та снижени теплового потока в катод на 10%.от величины максимального зна чени до момента установлени посто нной величины теплового потока в катод, преимущественно, в начале интер-в ала.. Недостатком известного способа вл етс ограничение области его применени лишь теми процессами обработки , при которых содержание восстановител в газовой атмосфере дуги и плазменной струи не превышает значений, определ емых указанным соотношением углеводородов и окислител в смеси. Это исключает-приме нение известного способа - в технологических процессах, требующих дл своего проведени газовой атмосферы с большим восстановительным потенциалом , т..е. меньшим содержанием окислител , например, при восстановитель ной, плавке руд, сварке и поверхностной обработке легко окисл ющихс металлов . Целью изобретени вл етс повыше ние качества обрабатываемого материала путем увеличени восстановительного потенциала используемой плазмообразующей среды и расширени области использовани способа путем создани возможности его применени при обработке окисл ющихс металлов . Дл чего подачу окислител прекра щают при установлении посто нства величины теплового потока в катод и последующие подачи окислител про извод т периодически в моменты времени соответствующие увеличению установив шегос теплового потока в катод на 10-15%. Сущность изобретени по сн етс чертежом, где изображен график, характеризующий зависимость величины теплового .потока в электрод от времени горени электрической дуги. На этом графике по оси ординат отложен тепловой поток в катод, пропорциональный экспериментально определ емой с помощью термопар разности температур охлаждающей катод воды на выходе и входе в ней, измер емый в кВт, а по оси абсцисс - врем -горени дуги, измер емое в секундах. Так как тепловой поток в катод служит показателем работы посто нно возобновл ющегос катода и при зажигании дуги в -смес х, содержащих углеводороды в момент времени t достигает максимальной величины, соответствующей точке А на кривой 1. Введение в плазмообразующую смесь окислител в количестве 40..90% по объему от.количества, соответствующего теоретически полной конверсии углеводородов смеси, в интервале времени от ДО 1з когда тепловой поток снижаетс от величины, соответствующей точке Б на кривой 1, и на 10% меньшей-максимальной величины до установившейс величины, соответствующей точке С на кривой 1, приводит к тому, что -размеры истинного углеродного катода и теплового потока в него далее во времени остаетс неизменным. Если далее, в момент времени ц уменьшить количество окислител в смеси, то начина с момента времени 1 вновь начинаетс увеличение размеров истинного угл.еродного катода, сопровождающегос ростом теплового потока в него. Интервал , л л времени от t.до Cj нормальной работы катода при пониженном расходе окислител зависит при прочих равных услови х от степени снижени его расхода , станов сь минимальным при полном исключении окислител из состава смеси. К моменту времени t тепловой поток в катод, соответствующий точке D на кривой 1, превосходит на 10-15% установившуюс величину теплового потока в катод, соответствующую , как указывалось выше, точке С на кривой i. в момент количество окислител в смеси вновь увеличивают до 40.-. 90% от количества, сдответствующего теоретически полной кон версии углеводородов смеси и поддерживают его таким до тех пор, пока в момент времени -ty тепловой поток в катод вновь не снизитс до установившейс величины, соответствующей точке С на кривой 1. В основное врем горени дуги окислитель может быть введен в количестве, меньшем 0,5 по объему от количества, необходимого дл теоретически полной конверсии углеводородов. Далее процесс изменени количества окислител в плазмообразук дей смеси ведут таким же образом, периодически в течение всего времени плазменной обработки. Таким образом, обеспечиваетс возможность основную часть времени плазменной обработки материала вести в газовой атмосфере с высоковосстано вительной способностью, не наруша в то же врем режима посто нного возобновлени катода плазмотрона. Увеличение количества окислител до того, как тепловой поток в катод возрастает менее чем на 10%, нерационально, так как приведет к уменьшению общего времени обработки в газовой атмосфере с повышенным восстановительным потенциалом, в то врем как изменени геометрии катода , соответствующие такому увеличению теплового потока, не опасны с то ки зрени стабильности горени дуги И качества обработки. Увеличение количества окислител после того, как тепловой поток в катод возрастает на 15% в сравнении с установившейс величиной, нежелатель но, так как геометрические размеры катода при этом возрастают настолько , что значительно увеличиваетс ин тервал времени от tj до L , в течение которого параметры катода, т.е его размеры, и тепловой поток в него возвращаютс к первоначальным установившимс значени м. Изменение количества окислител можно автоматизировать, св зав термопары , регистрирующие изменение тем пературы охла кдающей катод воды, т.е. при посто нном ее расходе из менение теплового потока в .катод, с исполнительными механизмами в ма гистрали подачи окислител . Возможность периодического изменени состава плазмообразующей углеводородов и окислител , контактирующей с рабочей поверхностью катода/ была автором обнаружена экс периментально. При плазменной плавке шихты карб да кальци с углеродом в графитовом тигле вынесенной дугой посто нного тока, анодом которой служил обрабат ваемый тepиaл, примен ли плазмотроны с посто нно ;возобновл ющимс катодом. В качестве плазмообразующе среды, обеспечивающей посто нное во зобновление катода, использовалс п родный газ в .смеси с воздухом, коли чество которого по объему составл ло 45% от количества, соответству щего теоретически полной конверсии природного газа смеси. Окислитель вводили в плазмообразующую среду по известному способу и расход его в первоначальных экспериментах поддер живалс посто нным, на указанном ур не. Однако исследовани переплавленн го в этих услови х материала показа ли, что дл повышени его качества необходимо повышать восстановительный потенциал в газовой атмосфере дуги на участке обработки, что исхо д из необходимости посто нного возобновлени катода плазмотрона, могло быть обеспечено только за счет снижени расхода окислител вплоть до полного его исключени . Попытки снизить до минимума расход окислител или полностью его исключить на весь период плавки не привели к положительному результату в св зи с увеличением размеров углеродного образовани , служащего истинным углеродным катодом, и обусловленными этим влением: повышением подвижности катодной области, расстабилизацией дуги, изменением ее геометрических размеров и теплофизических характеристик, следствием чего было либо ее погасание, либо резкое ухудшение качества обработки. Т.е. подтвердились известные недостатки работы катода в углеводородах без окислител . Поэтому было сделана попытк-а вести весь процесс плавки в перзюдическом режиме, основное врем дуга горела при минимальном содержании окислител и периодически г в моменты нарастани теплового потока, плазмообразующа среда обогащалась воздухом в количестве, cooTBeTCTB,TomeM нормальной работе катода в режиме посто нного возобновлени , т.е. 40..90% по объему от необходимого дл теоретически полной конверсии природного газа. Интервалы времени cg,.,, ; , в течение которых плазмообразующей средой служила смесь природного газа и воздуха в указанном соотношении, не превышали 60 с, интервалы же времени горени дуги при минимальном содержании ок.ислител составл ли 200.,. 300 с. Многочисленные эксперименты позвО лили определить пределы превышени величины теплового потока в катод над установившейс величиной, соответствующей моменту повышени количества окислител , равные 10-15%. Эксперименты показали, что периодическое изменение количества окислител в плазмообразующей смеси возможно при горении дуги не только с вынесенным анодом, но и при обработке материалов плазменной струей, т.е. с анодом-соплом плазмотрона, . особенно в тех случа х, когда катод и анод плазмотрона разделены промежуточным соплом и возможна раздельна подача плазмообразующих газов в катодную и анодную области дуги. Пример. Зажигают дугу посто нного тока между расположенным в плазмотроне торцовым катодом с подложкой из спектрально чистого графита и анодом, наход щимс в графитовом тигле в шихте углерода с карг бидом кальци . Ток дуги -- 600 А, плазмообразующа смесь - природный