SU880654A1 - Горелка дл плазменной обработки материалов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к плазменной обработке и может быть использовано дл  ручной и механизированной сварки, резки, наплавки, напылени  и других технологических процессов в различных отрасл х народного хоз йства.

Известен плазматрон дл  обработки материалов (сварки, резки и др.), который содержит электродную часть с узлом креплени  электрода, токоподвода, осуществл ю щего подвод тока к электроду через элементы электродной части, сопловой части, изолированной от электродной диэлектриком , и уплотйени , герметизирующие вместе , с элементами конструкции полость вокруг электрода, по которой плазмообразующий газ поступает к рабочему коиау электрода и выходит наружу через плазмообразукшхее сопло ij и 23

В таких штазматронах точна  центров- JQ ка электрода относительно изолированного плазмообразующего сопла, неоходима  дл  нормальной работы без образовани  швойной дуги, привод щей к выходу из стро 

сопла и нарушению проце.сса, достигаетс  высокой точностью изготовлени  и сборки деталей плазматрона. Это существенно усложн ет и удорожает конструкцию плазматрона и его быстроизнашивающихс  элементов - электрода и сопла, а часто не обеспечивает требуемой точности центровки оси электрода и оси сопла, особенно необходимой на форсированных режимах при больших отношени х тока дуги к диаметру сопла, что снижает надежность работы плазматрона.

Значительно проще и дешевле в изготовлении плазматроны (и их быстроизнашивающиес  элементы), в которых предусмотрена возможность осуществлени  в процессе эксплуатации центровки электрода относительно сопла посредством специально выполненных элементов конструкт НИИ, например, с помощью сферического шарнира 3 .

Малогабаритные плазматроны дл  ручной обработки материалов с возможностью центровки электрода относительно сопла

требуют по сравнению с плазматронами дл  механизированных технологических процессов максимального упрощени  конструкции с целью уменьшени  габаритов и веса, а это создает дополнительные трудности в создании таких плазматронов. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эфф« кту к предлагаемому изобретению  вл етс  горелка Дл  плазменной обработки материалов, содержаща  корпус с установленным в нем держателем электрода, выполненным со сферическим шарниром с фиксатором, а татсже сопло и токопо двод. Корпус выполнен водоохлаждающим, а Фиксатор вьшолнен в виде резьбовой втулки. Токоподвод также выполнен водоохлаждающим и припа н к электродному узлу, а сферический шарнир выполнен металлическим, токопровод щим .

Сопло изолировано от электрода посредством диэлектрика (пластмасс или резины) который одновременно  вл етс  несущим элементом, фиксирующим электрод и сопло один относительно другого и создающим полость дл  плазмообразующего газа вокруг электрода. Дл  герметизации газовой полости снаррки электродной части установлен колпачок с уплотнением со стороны корпуса. Электродом служит .вольфрамовый стержень, осевое положение которого и центровка относительно сопла определ ютс  Фиксацией сферического шарнира резьбовой втулкой 4 .

Однако диэлектрик между электродом и соплом, образующий газовую полость, расположен очень близко от вольфрамового электрода, который,будучи закреплен в сферичес1сом шарнире, с большим вылетом , в процессе работы сильно нагреваетс , что может привести к подгоранию диэлектрика и выходу горелки из стро . Этому способствует и возможное возбуждение дежурной дуги между вольфрамовым электродом и соплом вблизи диэлектрика. Так как электродный узел и сопло горелки спрессованы диэлектриком и представл ют собой неразборный узел, то люба  неисправность в этом узле практически  вл етв  неустранимой. Кроме того, при опрес совке диэлектриком велика веро тность сн ти  арматуры электродного узла и соп ла, что приводит к уменьшению проходных сечений каналов охлаждени  электрода и сопла. Все это существенно снижает надежность и ремонтопригодность данной горелки, ведет к усложнению конструкции. Охлаждение электрода осуществл етс  только путем теплоотвода через металлический сферический шарнир, контактирующий с .водоохлаждаемым корпусом электродного узла. Недостаточное охлаждение электрода существенно сужает технологические возможности горелки; значительно ограничивает ток обратной пол рности, необходимый дл  сварки алюмини  и его сплавов; не позвол ет использовать термохимические катоды, необходимые дл 

применени  дешевых окислительных плазмообразующих газов (воздуха, углекислого газа). Кроме того, при значительном вылете неохлаждаемого вольфрамового электрода из сферического шарнира велики

отходы вольфрама.

Конструкци  сферического шарнира позвол ет осуществить только совмещенную настройку осевого положени  электрода относительно сопла и его центровку, что

создает неудобства При- эксплуатации,, снижает точность настройки и требует применеци  специальных калибров.

Цель изобретени  - уменьшение габаритов горелки, повышение надежности ее работы и точности установки электрода от- носительно сопла.

Цель достигаетс  тем, что горелка дл  плазменной обработки. материалов, содержаща  корпус с установленным в чем держателем электрода, выполненным со сферическим шарниром с фиксатором, а также сопло и ТОКОПОДВОД, снабжена Фиксатором осевого положени  электрода, установ .ленным в сферическом шарнире, выполненном из диэлектрического материала, при этом корпус и сопло выполнены за одно целое. Фиксатор шарнира установлен на корпусе, а токоподвод соединен с держателем электрода водоохлаждаемым съемным переходником.

На фиг. 1изображена горелка, общий вид; на фиг. 2 - варианты исполнени  рабочего конца электрода, разрез.

Горелка имеет сопло 1, электрод 2 и узел креплени  и центровки электрода, содержащий корпус 3 со сферическим шарниром 4 и фиксатором 5 шарнира 4. Диэлектриком , изолирующим электрод и сопло , служит сферический.шарнир 4, выполненный из диэлектрического материала,

причем фиксатор 5 располохсен на корпусе 3, который выполнен за одно целое с соплом 1. Внутри сферического шарнира 4 расположен фиксатор осевого положени 

электрода- 2, состо щий, например, из цангового зажима 6 и резьбовой втулки 7 Токоподвод 8 подключен к .электроду 2 посредством г-,емного переходника 9. 588 Электрод 2 закреплен в переходнике 9, например, с помощью резьбы. Внутри электрода 2 расположена трубка Ю дл  подвода охлаждающего агента, например воды, к рабочему концу электрода 2. Герметизаци  электрода 2 может огушествл тьс  с помощью уплотнени  11 -и накидной гаЛси 12. Герметизаци  полости плазмообразующего газа вокруг электрода 2 обеспечена уплотнением 13, установленным внутри сферического шарнира 4 и самим сферическим шарниром 4, плотно прижимаемым Фиксатором 5 к корпусу 3. При необходимости горелка снаружи может быть защищена разъемным кожухом 14, выполненным например, из пластмассы . За счет .внутреннего охлаждени  электрода 2 его рабочи{ конец может иметь различные исполнени  в зависимости от назначени  плазматрона, например (см. фиг. 2) вариант а - с вольфрамовым стерж нем дл  работы на пр мой пол рности в инертных газах; вариант в-из теплопроводного металла дл  работы на обратной пол рности в инертных газах; вариант с термохимический катод г активной вставкой (цирконий, гафний) дл  использовани  окислительных плазмообразугощих газов (воздух, yrneKHcnbii газ). Работа горелки предусматривает предварительную настройку положени  рабочего конца алектрода 2 относительно сопла 1. Така  настройка  вл етс  разовой и необходима только при смене электрода 2 Настройка положени  рабочего конца электрода 2 относительно гопла 1 может осуществл тьс  с помощью визуального контрол  через выходной канал сопла 1 при использовании фиксаторов: Фиксатора с втулкой.7 - осевого положени  электро да и фиксатора 5 сферического шарнира 4 Возможен вариант предварительной центро ки электрода 2 в сопле 1 путем прижати  рабочего конца электрода 2 к внутреннему конусу сопла 1 или к выходному каналу сопла 1 (в зависимости от диаметра элек трода), после чего фиксатором 5 зажимаетс  сферический шарнир 4 и далее осуществл етс  необходима  настройка осево го положени  электрода 2 с использованием Фиксатора с втулкой 7. Перед зажиганием дуги в горелку подаетс  вода дл  охлаждени  электрода 2 и сопла 1 и плазмообразующий газ. Зажигание дуги, как правило, осуществл етс  с помощью искрового разр да между электродом 2 и соплом 1, генерируемого с помошью осцилл тора, но возможно так46 же зажигание дежурной дуги путем закорачивани  промежутка между электродом 2 и соплом с помощью вспомогательного электрода (например графитового стерженька ), вводимого снаружи в канал сопла 1. ри замыкании Факела дежурной дуги на электровод щее изделие, включенное в цепь источника питани , зажигаетс  основна  дуга, осуществл юща  плазменную обработку (сварку, резку и т.д.). При обработке диэлектриков,, а также при напылении и сфероидизации, горит только независима  дуга - между электродом и соплом 1. Как показали испытани  горелки, предложенна  конструкци  полностью исключает подгорание диэлектрического сферического шарнира 4 за счет его удалени  от зоны горени  дуги и наличи  внутреннего охлаждени  электрода 2. Отсутствие при Изготовлении операции опрессовки арматуры электродного узла и сопла диэлектриком сводиг к нулю веро тность деформации и уменьшени  сечени  каналов охлаждени , что в итоге увеличивает интен- сивность охлаждени  и надежность плазматрона в среднем более чем в 2 раза. Наличие внутреннего охлаждени  электрода обеспечивает надежную работу на токах обратной пол рности в три раза больших боэ увеличени  габаритов и масг-ы плазматрона , что в срг-днем в три раза повышает проипводительногть сварки и полностью исключает расход вольфрама. Конструкци  горелки позвол ет без обгорани  изол ции и нарушени  центровки в дес ть раз увеличить длительный ток косвенной дуги (между электродом и соплом ), довед  его до значени  номинального тока пр мой дуги, гор щей между электродом и изделием, что значительно расшир ет технологические возможности горелки и позвол ет использовать ее дл  сварки тугоплавких диэлектриков, дл  сфероидизации , напылени . Горелка проста и технологична в изготовлении , она не требует сложных специальных операций, таких как опрессовка диэлектриком готовой арматуры электродйого узла и сопла, что значительно уменьшает брак и повышает ремонтопригодность горелки. Наличие раздельной регулировки осевого положени  и центровки электрода упрощает и повыша ет точность установки электрода относительно сопла без ужесточени  допусков на изготовление деталей горелки.

При сохранении габаритов и массы горепка проще по конструкции, отличаетс  повышенной надежностью и расширенными технологическими возможност ми при руч ной и механизированной .обработке различных- материалов, включа  металлы, сплавы ,и диэлектрики.

Одна горелка замен ет, например, горелку дл  ручной сварки на пр мой пол рности и горелку дл  сварки алюминиевых . сплавов на обратной пол рности при одновременном расширении технологических возможностей установки, которую можно использовать, например, дл  плазменной сварки алюминиевых сплавов больших толщин или на повышенных скорост х дл  плазменной наплавки, а таюке дл  сварки и обработки диэлектриков, включа  тугоплавкие, например кварц.

Claims (4)

1.Васильев К. В. Плазменно-дугова  резка. М., Машиностроение, 1974,

с.. 21-24.

2.Выховский Д. Г. Плазменна  резка Л., Машиностроение, 1972, с. 71-73.

3.Патент Франции N 2244326, кл. В 23 К 15/ОО, 11.О4.75.

4.Недорезов В, Е, Электросварочные машины.Л., Машиностроение, 1977,

с. 58-6О.