Способ плазменной обработки

Способ плазменной обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электродуговой, преимущественно плазменной, обработке материалов. Целью изобретения является повышение производительности и снижение себестоимости обработки. Перед включением в плазмотрон подают углеводороды, в частности метан, и окислитель, представляющий собой смесь углекислого газа и воздуха при содержании последнего в ней в пределах 10-50 об.%. Расход газов выбирают так, чтобы суммарный расход окислителя в 1,05-2,5 раза превышал необходимый для полной конверсии углеводородов смеси. При использовании смеси углекислого газа с воздухом обеспечивается рост производительности обработки на 10-30% благодаря повышению напряжения на дуге и снижение себестоимости на 10-25% за счет применения более дешевого воздуха. 1 табл.

СОюз сОВетсних социАлистичесних

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (1!) (51)5 В 23 К

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям

11Ри и-1нт сссР (21) 3892224/2?-27 (22) 06,05.85 (46) 07.01.90. Бюл. У 1 (71) Государственный проектный и научно"исследовательский институт

"Гипроникель" и Всесоюзный научноисследовательский и проектно-технологический институт угольного машиностроения (72) M.Ã,Ôðèíäëÿíä, В.А.Першин, А.П.Черкасов и С.А.Вахалин (53) 621.791.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 595925, кл. В 23 К 35/38, 1976. (54) СПОСОБ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ (57) Изобретение относится к злектродуговой, преимущественно плазменной, обработке материалов. Целью изобретения является повышение проИзобретение относится к электродуговой, преимущественно плазменной, обработке материалов и может бить применено при их наплавке, закалке, напылении в машиностроении и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является частичная замена воздухом углекислого газа в процессах плазменной обработки при сохранении высокого качества и снижении себестоимости обработки, повышении производительности llpo цесса.

Способ осуществляют следующим образом.

В подготовленный к включению плазмотрон вводят углеводороды и окислитель, прецставляющий собой

2 изводительности и снижение.. себестоимости обработки. Перед включением в плазмотрон подают углеводороды, в частности метан, и окислитель, представляющий собой смесь углекислого газа и воздуха при содержании последнего в ней в пределах 10-50 об.%. Расход газов выбирают так, чтобы суммарный расход окислителя в 1,05-2,5 раза превышал необходимый для полной конверсии углеводородов смеси. При использовании смеси углекислого газа с воздухом обеспечивается, рост производительности обработки на 10-30% благодаря повышению напряжения на дуге и снижение себестоимости на

10-25Х за счет применения более дешевого воздуха. 1 табл . смесь углекислого газа и воздуха при содержании последнего в ней в пределах 10-50 об.%. Расход газов выбирают в соответствии с технологическими требованиями конкретного процесса обработки, но так, чтобы суммарный расход окислителя в 1,052,5 раза превышал необходимый для полной конверсии углеводородов смеси;

Расход каждого из газов, выраженный в абсолютных единицах (л/мин, м /ч и т.п.) определяют, например при использовании в качестве углеводородов метана, следующим образом.

Задают расход метана С Н превышение К расхода окислителя над необходимым для полной конверсии метана с этим расходом, относительное со153384>3 держлние >2. Углекислого гязя и

Й".Г,2 воздуха н окислительном глзе. >Ъ В

Записывают выражение для конверсии метана окислительным газом заданного состава, учитывая, что

0 79

mC1z + nC0 + P - — — М + рР

4 2 021

Пример. 1. Произнодят плазменнун2 наплавку порошком ФБХ-6-2 днища . рештлка — скребконого одноцепного конвейера очистных горных комбайнов. ГГля плаэмообразовяния используют смесь природного газа (метана С114) с окиспителем: угле" кислым газом и воздухом при содержании окислителя в 1,05 раза превосходившем необходимое для полной конверсии метана, расход метана

12 л/мин.

)1ля исключения возможного вредного ноздейатния на металл наплянки

40 воздуха его содержание в окислительном газе выбрано минимальным, при котором: еще сказывается его (ноэдуха) доблнкл к углекислому газу ня напряжении на дуге, а следовательно, и производительности няплявки. Исходя из этого> ОкислительнОй служит смесь углекислого газа с воздухом при содержании их 90 и 10% соответственно. Следовательно выражение конверсии метана имеет следующий вид:

ЗСН, + 2>87СО + 0,0650 + 0,2412 =

5,87СО + 6Н + 0,2А11

Отсюда, с учетом превышения н

l,05 раза нлд необхадимь2м для полНоА конве12сии 12 Jt/мин MPTHHB честна окислителя определяют расход

4 .2

50 (m + и) СО + 2mllz + Р- --: — 1т ,0 79 10

0,21

Известными методами определяют

Коэдфипиенты m и> р и, зная их, исходя из заданного расхода метана, расходы каждого компонента окислительного газа, Подают нсе газы с определенными таким образом расходами н плазмотрон„ подготовленный к нклк>чению, зажигают дугу между его катодом и анО 20 дом — соплом или обрабатываемым изделием, устанавливают заданное Но технологии значение тока и ведут .процесс обработки, обеспечивая ручное или механизированное перемещение плазмотроня и изделия. угГSIE!КИСЛОГО Гяэя С Ьg = 1 2, 1 Л/МИН и расход воздуха (-. =" 1,3 л/мин, После подачи метана и этих газов с указанными расходами зажигают дугу между катодом подготовленного к включению пллэмотрона и нлпланляемой поверхностью рештака ня токе 160 A.

Напряжение на дуге составляет при этом 115-120 В вместо 100 -110 В при использовании в качестве окислителя только углекислого газа, т.е. на

10-15% вышее.

Иеханизированную напланку производят со скоростью 1,5 м/мин, получая при этом няплавленный слой с твердостью 53-56 ед, НЕС, толщиной 2 2 мм и шириной 30 мм, Катод плазмотрона работает н режиме постоянного возобновления> дуга горит стабильно при постоянстве всех ее параметров.

Уменьшение концентрации воздуха в составе окислительного газа ниже

10% нецелесообразно, поскольку при этом рост напряжения н сравнении с дугой, горящей в чистом СО, практически отсутствует, Пример 2, Производят плазменное напыление износостойкого слоя корундя А1203 нл рабочую поверхность рештака. Для плазмообразования применян>т смесь метана с расходом

7;5 л/мини окислительного газа н виде смеси углекислого газа (65%) с воздухом (35%) при коэффициенте К избытка окислителя в сравнении с необходимым для полной конверсии метана, равным ?,5, В соответствии с этим соотнсшением выражение конверсии метана имеет следующий вид:

ЗСН4 + 2,45СО2 + 0,2750, +

+ 1,03tiz =- 5,I 5CO + 6НР + 1,0 N2

Отсюда, с учетом преньппени в

2,5 раза над необходимым для пслной конверсии 7,5 л/мин метана количества окислителя определяют расход углекислого rasa СО0 =- 15,3 л/мин и расход воздуха С- = 8,16 л/мин, После подачи метана и этих газов с указанными расходами в подготовленный к гключению плазмотрон зажигают дугу на токе 300 А между его неплавящимся катодом с графитовой активной вставкой и наплявляемой поверхностью, В таблицу сведены данные осуществления предлагаемого способа, 5 1533843 6

При использовании предлагаемого котором в качестве плазмообразующей изобретения замена при плазмообря- среды используют смесь углеводорозовании углекислого газа его смесью дон с окислителем, о т л и ч а ю— с воздухом обеспечивает рост произ5 шийся тем что с целью повыt ° водительности обработки на 10-30Х шения производительности и снижения благодаря повышению напряжения на себестоимости обработки, в качестве дуге и снижение ее себестоимости на окислителя используют смесь углекис10-25 благодаря применению более лого газа с воздухом при следующем дешевого воздуха. соотношении компонентов, об.X.:

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я . Углекислый газ 50-90

Способ плазменной обработки, при Воздух Остальное.

Расход компонентов окислительного rasa, л/мин

Расход окислительного

Коэффициент избытка

Соотношение объемных

Расход метана

Снц, л/мин

Пример расходов

СО и воздуха в окислиокислителя

К газа, л/мин

Воздух

СО тельном

rase, 7

1,3

12,1

13,4

90:10

1,05

12,0

8,16

15,3

23,46

65:35

2,5

7,5

Продолжение таблицы

Ток дуги, А

Отличительные

Прирост мощности дуги, кВт (в сравнении с СН + СО ) Мощнос ть дуги, кВт

Напряже ние на дуге, В

Пример характеристики процесса160 115-120 18,4-19,2 2,4

Увеличивается мощность дуги и производи тельность процесса по сравнению с плаэмообраэующей сме-. сью СН < + СО

9,0

160

300

Составитель Г.Тютченкова

Редактор Г.Гербер Техред М.Ходанич Корректор С.!Чекмар Заказ ll Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101