Способ контроля износа электрода

Способ контроля износа электрода

Реферат

 

Сущность изобретения: в способе контроля износа катода плазмотрона для резки, включающем измерение текущих значений параметров работы плазмотрона и сравнение их с эталоном, в качестве текущего параметра работы плазмотрона используют температуру охлаждающей жидкости на входе и на выходе плазмотрона, а в качестве этанола принимают величину, рассчитываемую по формуле t_эт= (2 0,3)t_нач где t_эт - эталонная разность температур на входе и выходе плазмотрона с изношенным катодом: t_нач - разность температур охлаждающей жидкости на входе и на выходе неизношенного плазмотрона. 3 ил.

Изобретение относится к технологии плазменной резки, а именно к способам контроля износа электродов плазмотрона. Целью изобретения является упрощение контроля износа катода плазмотрона для резки. В способе контроля износа катода в процессе работы плазмотрона, включающем измерение текущих значений параметров технологического процесса резки и сравнение их с эталоном, согласно изобретению измеряют температуру охлаждающей жидкости на входе и выходе плазмотрона, а в качестве эталона принимают величину, рассчитываемую по формуле t_эт (20,3) t_нач. где t_эт эталонная разность температур между входом и выходом плазмотрона с изношенным катодом; t_нач разность температур охлаждающей жидкости между входом и выходом плазмотрона с неизношенным катодом. Повышенная точность при данном способе контроля достигается благодаря тому, что в отличие от напряжения дуги температура нагрева воды не зависит от неконтролируемых изменений рабочего давления газа, подаваемого в плазмотрон. При работе плазмотрона катод подвергается эрозионному износу. При этом в зоне привязки дуги на катоде в плазмотроне с вихревой стабилизацией дуги образуется лунка, глубина и диаметр которой увеличивают с течением времени работы. Столб дуги в плазмотроне вращается вместе с газовым вихрем и располагается вблизи оси вихря. Катодное пятно дуги перемещается по внутренней поверхности эрозионной лунки, углубляясь внутрь тела катода по мере увеличения глубины лунки. Тепловой поток Q от дуги в тело катода складывается из теплового потока Q_к, поступающего из зоны части столба дуги, находящейся внутри эрозионной лунки (катодная зона зона, в которой происходят поверхностные процессы: эмиссионные процессы, а также ускорение ионов в прикатодном падении потенциала и удары их о поверхность катода). Тепловыделение в катодном пятне не зависит от длины дуги, а определяется только величиной силы тока I Q_n a I, где а коэффициент пропорциональности. Тепловыделение от части дуги, находящейся внутри лунки, зависит так от силы тока I, так и от длины части дуги, находящейся внутри лунки, т.е. от глубины лунки h Q_h b i h где b коэффициент пропорциональности. Отсюда Q_к Q_n + Q_h a l + b I h Кроме того, при увеличении размеров лунки происходит все большее отклонение дуги от оси сопла. Дуга приближается к стенке сопла и сильнее нагревает его. Поэтому тепловой поток в сопло также как и тепловой поток в катод зависит как от силы тока I, так и от глубины лунки h в катоде и может быть описан формулой Q_c c I + d I h, где с, d коэффициенты пропорциональности. Суммарный тепловой поток, воспринимаемый водой, охлаждающей плазмотрон, будет равен сумме тепловых потоков, поглощаемых катодом и соплом. Q= Q_k + Q_c a I + b I h + c I + d I x x h (a + c) I + (b + d) I h. Все тепло, воспринимаемое катодом и соплом, воспринимается охлаждающей плазмотрон водой, которая последовательно омывает сначала катод, а затем сопло. Температура нагрева охлаждающей плазмотрон воды равна тепловому потоку, поглощаемому охлаждающей водой отнесенному к массовому расходу воды, умноженному на ее теплоемкость t A+Bh, где A B В начальный момент резки при неизношенном катоде глубина лунки равна нулю, т.е. h 0, отсюда следует, что t_нач А. В соответствии с отраслевым стандартом ОСТ 5,9526-87 "Режимы тепловой резки" предельно допустимая глубина эрозионной лунки катода равна h_max 3 мм, т.е. величина фиксированная. Предельно допустимое значение разности температур воды между входом и выходом плазмотрона равно t_кон А + Вh_max. При этом отношение 1 + h_max Поскольку a, b, c, d некоторые постоянные величины, то и отношение - также величина постоянная. Экспериментально установлено, что при предельно допустимой величине износа катода h_max 3 мм разность температур между входом и выходом плазмотрона связана с разностью температур между входом и выходом плазмотрона с неизношенным катодом по следующему соотношению: t_кон t_нач(20,3). Это соотношение справедливо для всех типов плазмотронов для механизированной плазменной резки листового металла, поскольку несмотря на конструктивные различия плазмотронов дуговые камеры плазмотронов определяются процессом резки, поэтому обладают геометрическим подобием и подобием физических и технологических параметров. Численное значение начальной разницы температур t_нач (36)^оС. Таким образом, величину t_кон принимают в качестве эталона t_кон t_эт измеряют значения температур охлаждающей жидкости на входе и на выходе плазмотрона, определяют их разность t, сравнивают эту разность t с эталоном t_эт и таким образом судят о степени износа катода. На фиг.1 показана схема расположения дуги в плазмотроне; на фиг.2 схема контроля износа катода плазмотрона; на фиг.3 зависимость разницы t температур между входом и выходом плазмотрона от износа катода. П р и м е р. После установки нового катода в плазмотрон 1 в начальный момент процесса резки измеряют значения температур охлаждающей жидкости (воды) на входе и на выходе плазмотрона 1 датчиками 2 и 3, определяют разность t_нач этих значений с помощью датчика 4 разности температур для неизношенного плазмотрона, принимают в качестве эталона величину, равную t_эт (20,3) t_нач. и фиксируют ее с помощью устройства эталонного сигнала. В ходе процесса резки измеряют значения температур охлаждающей жидкости на входе и выходе плазмотрона 1 с помощью датчиков 2 и 3, определяют текущее значение разности этих значений температур с помощью датчика разности температур и с помощью устройства 5 сравнения производят сравнение текущего значения разности t температур с эталонной величиной t_эт, зафиксированной в устройстве 6 эталонного сигнала. При достижении текущего значения разности t температур равенства значению t_эт эталонного сигнала происходит включение индикатора 7, позиций 8 источник питания, 9 свариваемое изделие. Экономическую эффективность заявляемого изобретения определяем следующим образом. В настоящее время замена катода производится в любом случае отклонения работы плазмотрона от нормальной. Поскольку у оператора-плазморезчика нет возможности точно установить эту причину при работающем плазмотроне, при этом изымается из работы значительное количество малоизношенных и практически неизношенных катодов. Определение износа катода по датчику позволит более полно использовать ресурс работы катодов и сократить их расход примерно в 2 раза.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ИЗНОСА ЭЛЕКТРОДА, при котором измеряют текущее значение параметра работы сварочного устройства и сравнивают его с эталоном, отличающийся тем, что, с целью упрощения контроля износа катода плазмотрона для резки, в качестве текущего значения параметра работы плазмотрона используют температуру охлаждающей жидкости на входе и выходе плазмотрона, а в качестве эталона принимают величину t_эт, которую рассчитывают по формуле t_эт=(2 0,3)t_нач, где t_эт - эталонная разность температур охлаждающей жидкости на входе и выход плазмотрона с изношенным катодом; t_нач - разность температур охлаждающей жидкости на входе и выходе неизношенного плазмотрона.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

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: 11-2002

Извещение опубликовано: 20.04.2002