SU847533A1 - Плазмотрон дл обработки электро-пРОВОдНыХ МАТЕРиАлОВ - Google Patents

Description

1

Изобретение ОТНОСИТСЯ к машиностроению , в частности к устройствам, генерируемьюл плазму дл  нагрева и обработки поверхностей различных изделий и дл  обработки электропроводимых материалов, и может найти применение в машиностроении дл  закгшки , отжига, поверхностной обработки и упрочнени  металлических изделий и также в металлургии дл  плазменного переплава металлов.

Известны электродуговые плазмотроны , предназначенные дл  обработки металлических поверхностей плазменной струей. Они содержат охлаждаемый катодный узел, корпус, одновременно  вл ющийс  и изол тором, сопловой узел со сменной вставкой, в которюй происходит формирование плазменной струи 111 .

. Недостатком такого плазмотрона  вл етс  получение струи плазувы небольших геометрических размеров, поэвол ющих обрабатывать малум поверхность, и что, в свою очередь, не позвол ет получить высокую производительность при обработке прот жённых металлических и неметаллических поверхностей. Кроме того, при данноИ конструкции истечение

плазменной струи происходит с высокой скоростью, котора .вместе с анодным п тном, по вл ющимс  на изделии , вызывает разрушение поверхности , по вл етс  эффект резки, что требует- специальных мер по снижению скорости истечени  струи или температуры , а это, в конечном счете снижает тепловой КПД плазмотрона.

10 Неметаллические издели  такоЛ плазмотрон вообще не может обрабатывать.

Известен плазмотрон, состсэ щий из . двух кольцевых электродов, расположенный .параллельно друг другу, солено15 ида посто нного тока, охватывающего оба электрода и корпуса. Плазмообразук ций газ подают в промежуток между электродами и нагревают вращающейс  дугой. Дуга вра1цаетс  под действием электродинаи«1ических сил,

20 возникающих в результате взаимодействи  тока ЯУГ11 и магнитного пол , создаваемого соленоидом. В такого плазмотроне дуга, за счет своего враще25 ний, охватывает значительную поверхностью 2 .

Недостатком такого плазмотрона  вл етс  трудностьобработки плоских , а также и профилированных, про30 т женнах поверхностей из-за громоздкости его конструкции, крометого, дуга а плазмотроне располагаетс  на значительном рассто нии от обрабатываемой поверхности.

Известен также плазмотрон дл  обработки электропроводимых материалов содержащий корпус, установленный в нем электрод, выполненный в виде {езамкнутой спирали с т око под вод щим концом,и систему газоподвода Гз .

Цель изобретени  - повышение производительности труда путем увеличени  площади обрабатываемой поверхности о

Цель достигаетс  тем, что в плазмотроне дл  обработки электропроводных материалов, содержащем корпус, установленный в нем электрод, выполненный в виде незамкнутой спирали с токоподвод щим концом, и систему газоподвода, токоподвод щий конец незамкнутой спирали установлен на одном уровне с рабочим торцом корпуса плазмотрона, а спираль выполнена монотонно удал ющейс  от этого торца с шагом, подаваемым по закону

Y где Y шаг незамкнутой спирали;

К - коэффициент пропорциональности ;

X. - рассто ние от токоподвод щего конца вдоль спирали электрода

Выполнение электродов по предлагаемой конструкции позвол ет наиболе полно использовать пондеромоторные силы, которые действуют на дугу. Объемна  плотность этих сил равна

&Н,

F

где Р плотность тока;

Н - напр женность магнитного

пол .

Сила F направлена перпендикул рно к векторам плотности тока и напр женности магнитного пол . Сила F направлена перпендикул рно к вектор гшотности тока и магнитного пол . В данном случае пондермоторные силы действуют на электрическую дугу и перемещают ее вдоль спирали электрода .

Расчет напр женности магнитного .пол  показал, что если рассто ние гдажду электродами измен етс  по закону то пондеромоторна  сила, Действующа  на дугу от собственного .магнитного пол , максимальна. Дуга |под действием этой силы перемещаемс  с максимальной скоростью от токоподвода вдоль электродов. Экспериметальна  проверка подтвердила этот закон.

Быстрое перемещение дуги между электродами позвол ет нагревать прот женные поверхности изделий с высокой скоростью, не разруша  его

поверхность. Така  дуга эквивалентна распределенному источнику тепла.

На фиг. 1 изображен плазмотрон общий вид; на фиг. 2 - то же, вид снизу.

Плазмотрон состоит из корпуса 1, выполненного из термостойкой керамики , причем его рабоча  плоскость повтор ет форму обрабатываемого издели . В. корпусе 1 выполнены каналы

Д- подачи плазмообразующего газа через штуцер 3. Электрод 4, выполненный в виде незамкнутой спирали, монотонно удал юглейс  от рабочей плоскости корпуса, шагом, измен ющимс  по указанному закону. Плазмотрон работает следующим обарзом. В электрод 4 подают охлаждающую воду. Через штуцер 3 в канал 2 подают плазмообразующий газ (например азот, углекислый газ, и т.д.).

0 Электрод 4 и изделие 5 подключают к источнику питани , одновременно к этим ее полюсам подключают и осцилл тор . Происходит пробой промежутка между электродом 4 и изделием и возникает электрическа  дута. Эта дуга под действием пондеромоторных сил начинает перемещатьс  по электроду 4 с места токоподвода.

Возникающа  электрическа  дуга

Q одновременно перемещаетс  и по

изделию 5, нагрева  его. Дуга перемещаетс  до тех,пор пока не достигнет конца спиралевидного электрода 4 и погаснет на нем. Скорость переме . щени  дуги при токе 200-600А переменного тока достигает 100 600 м/с, что определ етс  с помощью скоростной киносъемки. Поскольку осцилл тор посто нно включен между электродом 4 и изделием, то после погасани  дуги

0 на конце электрода 4, дуга снова возникает в точке наименьшего рассто ни  между изделием и .электродом, и цикл повтор етс .. Так как длина электрода довольно велика, то дуга проходит

5 по относительно большой плс цади и нагревает значительной объем газа, который нагревает обрабатываемую поверхность , за относительно короткое врем . Это позвол ет осуществл ть

0 йагрев больших прот женных поверхностей , что приводит к повышению производительности труда, а такжб и более равномерного нагреву, что повы- Шает качество термообработки.

Плазмотрон предложенной конструкт

ции позвол ет существенно повысить производительность труда при плазменной термообработке прот женных поверхностей с целью получени  заданных свойств. Кроме того, упрО1ДаетЬ  сама конструкци  плазмотрона уменьшшотс  его габариты, достигаетс  ргшномерный нагрев обрабатываемой поверхности и увеличиваетс  тепловой КПД.

npOH3BOZ5HTej ibHocTb труда при плазменной правке балок увеличиваетс  в

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Плазмотрон для обработки электропроводных материалов, содержащий кор пус, установленный в нем электрод, выполненный в виде незамкнутой спирали с токоподводящим концом, и систему газопровода, отличающ и й с я тем, что, с целью повышения производительности путем увеличения площади обрабатываемой поверхности , токоподводящий конец незамкнутой спирайй установлен на одном уровне с рабочим торцом корпуса плазмотрона, а спираль выполнена монотонно удаляющейся от этого торца с шагом, подаваемым по закону где Y - шаг незамкнутой спирали;

   К — коэффициент пропорциональности ;

   X - расстояние от токоподводящего конца вдоль спирали электрода.