Способ плазменной резки

Способ плазменной резки

Реферат

 

Использование: для плазменной резки и наплавки в металлургии и машиностроении. Сущность изобретения: подают напряжение от источника питания инициирующей дуги на катод электрода и на сопло-анод. В полость между катодом и соплом-анодом вводят защитный газ с активирующими добавками и создают инициирующий разряд. На деталь из обрабатываемого материала и на сопло-анод подают напряжение от основного источника питания. На сопло-анод подают положительный потенциал относительно обрабатываемого материала. 2 ил.

Изобретение относится к плазменным технологиям резки и наплавки электропроводящих материалов и может быть использование в металлургии и машиностроении. Известны способы резки и наплавки электропроводных материалов (металлов), в которых плазменная струя образуется за счет электрического разряда между материалом объекта обработки и электродуговым электродом в виде катода из тугоплавкого материала с высокой эмиссионной способностью, защищаемого вдувом, и наружного медного хорошо охлаждаемого сопла, между которыми осуществляется инициирующий вспомогательный разряд. Однако газы, осуществляющие эффективную защиту катода электродугового электрода от эрозии, как правило, не являются оптимальной плазмообразующей средой для проведения технологических процессов обработки различных материалов, например аргон в случае вольфрамового катода при резке стали, вследствие чего производительность обработки оказывается недостаточно высокой. Наиболее близким к предлагаемому является способ, используемый для резки с помощью стандартных плазмотронов на основе электродугового электрода со вторым или дополнительным соплом. В этом способе энергия для обработки материала (его плавления) подводится за счет разряда осуществляемого между материалом объекта (в качестве ан ода) и защищенным вдувом катодом электродугового электрода, используемого в качестве общего катода, а рабочий газ вводится в разряд между первым соплом анодом электродугового электрода и вторым или дополнительным соплом, находящимся под плавающим потенциалом, причем вспомогательный инициирующий разряд осуществляют между указанным катодом и первым соплом-анодом электродугового электрода. Производительность обработки с помощью такого плазмотрона оказывается хотя и высокой, но все же весьма ограниченной плотностью подводимой мощности и не может быть увеличена сверх некоторой величины форсированием параметров плазмотрона из-за увеличения диаметра дугового канала как с ростом тока плазмотрона, так и с увеличением длины дуги. Непосредственный вклад мощности за счет анодного падения на материале объекта обработки невелик, поскольку невелико анодное падение. Целью изобретения является увеличение производительности путем повышения плотности энерговыделения на материале объекта обработки. Поставленная цель достигается тем, что в способе плазменной резки, включающем создание плазменной струи, нагреваемой в электрическом разряде между защищаемым вдувом электродуговым электродом с осуществляемым в нем инициирующим разрядом между анодом и катодом электродугового электрода, и обрабатываемым электропроводящим материалом на сопло-анод электродугового электрода подают положительный потенциал относительно обрабатываемого материала, а в защитную среду электродугового электрода вводят активирующие катод легкоионизируемые добавки. Предлагаемый способ позволяет увеличить скорость резки обрабатываемых материалов в 2 5 раз по сравнению с прототипом. Это происходит за счет того, что поскольку необходимая для поддержания тока дуги эмиссия на большинстве используемых в технике материалов не осуществима при температурах ниже их точки плавления, практически на всех режимах предлагаемого способа обеспечивается повышенное энерговыделение в катодном падении на объекте обработки, достаточное для плазменной резки. Катодное падение при этом намного выше анодного. Защита внутренних электродов электродугового электрода от эрозии при применении активирующих добавок, известная применительно к работе электродугового электрода в катодной полярности, позволяет изменить полярность включения электродугового электрода на противоположную подключением цепи рабочего тока к соплу-аноду вместо катода, что обеспечивает повышение скорости резки. Кроме того в таком режиме работы значительно увеличивается ресурс плазмотрона (до тысячи часов) без замены и регулировки. Предлагаемый способ позволяет также осуществить работу электродугового электрода в режиме обработки на переменном токе при скоростях несколько меньшей, чем при максимальной производительности, осуществив подключение питания через диоды. Cпособ поясняется на фиг.1 и 2. Обрабатываемый объект 1 подключен и к отрицательному полюсу источника питания 2 основного разряда, сопло-анод 3 электродугового электрода 4 соединен с положительным полюсом источника питания 2 основного разряда, между катодом 5 электродугового электрода и соплом-анодом 3 включен источник питания 6 инициирующей дуги (отрицательный полюс соединен с катодом 5, положительный с соплом-анодом 3). Электродуговой электрод 4 образован катодом 5, соплом-анодом 3 с системами ввода защитных сред и электропитания. Второе сопло 7 плазмотрона стабилизирует дуговой канал 8, в который на участке между соплом-анодом 3 и вторым соплом 7 подается плазмообразующий газ. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Подают напряжение от источника питания 6 инициирующей дуги на катод 5 электродугового электрода, на сопло-анод 3, а в полость между катодом 5 электродугового электрода и соплом-анодом 3 электродугового электрода вводят защитный газ с активирующими добавками и поджигают инициирующий разряд, подают напряжение от основного источника питания 2 на деталь 1 из обрабатываемого материала и на сопло-анод 3 электродугового электрода и зажигают основной разряд, подают рабочий плазмообразующий газ в полость между вторым соплом 7 плазмотрона и электродуговым электродом 4, образующийся плазменный режущий факел перемещают по обрабатываемой детали. Предлагаемый способ был опробован при использовании двухсоплового плазмотрона с рабочим током катода до 200 А с использованием в качестве защитной и активирующей сред аргоновой смеси с добавкой калия и вдувом в качестве плазмообразующего газа перед вторым соплом воздуха. При резке стали толщиной 20 мм отношение скорости резки этим способом к скорости резки в прототипе составило 4.

Формула изобретения

Способ плазменной резки, при котором защитный газ подают между катодом и первым соплом-анодом и образуют инициирующий разряд между ними, а плазмообразующий газ подают между соплом-анодом и вторым соплом, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, на сопло-анод подают положительный потенциал относительно обрабатываемого материала, а в защитную среду вводят активирующие легкоионизируемые добавки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000