Способ предварительной обработки термохимических катодов плазмотронов перед сваркой

Способ предварительной обработки термохимических катодов плазмотронов перед сваркой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<,и 538875

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.11.75 (21) 2189204/27 с присоединением заявки № (51) М. Кл з В

В 23 К 9/16

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.12.76. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 17,01.77 (53) УДК 621.791.755 (088.8) (72) Авторы изобретения

Д. Г. Быховский и А. A. Воропаев

Ц Д с ч ч (71) Заявитель

1 l. (54) СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ

ТЕРМОХИМИЧЕСКИХ КАТОДОВ ПЛАЗМАТРОНОВ

ПЕРЕД СВАРКОЙ

Изобретение относится к дуговой и плазменной обработке металлов в инертных газах на прямой полярности.

Известен способ сварки неплавящимся электродом в защитных газах, при котором сварку осуществляют термохимическим катодом с подачей на него азота вне зоны свариваемого участка при горении дуги на выводной планке.

Для осуществления известного способа используют термохимические катоды, состоящие из вольфрамового держателя и активной вставки из Zr, Hf, Ti. Перед сваркой изделия дугу возбуждают на выводной планке, а в прикатодпую область подают на несколько секунд смесь аргона с активным газом азотом. При подходе дуги к началу сварного шва а изделии подача азота прекращается и сварку ведут в инертном газе. Такая кратковременная обработка термохимического катода азотом обеспечивает надежную работу катодов в инертном газе в течение 5 — 10 мин, после чего вновь требуется кратковременная подача активного газа. Кроме того, обработанный таким образом катод не обеспечивает стабилизации дуги во всех пространственных положениях на всем диапазоне регулирования тока.

Катоды, состоящие из вольфрамового держателя и активной вставки из окислов редкоземельных и щелочно-земельных элементов, обеспечивают стабилизацию и пространственную локализацию дуги в сравнительно узком диапазоне токов (до 80А) при изменении рабочего тока в обе стороны.

Цель изобретения — повышение ресурса работы катодов с активной вставкой из окислов редкоземельных и щелочно-земельных элементов, расширение диапазона рабочих токов и улучшение пространственной стабилизации дуги во всем диапазоне регулирования тока. Это достигается тем, что катоды перед сваркой подвергают предварительной обработке, которую ведут с возбуждением дуги и подачей в прикатодную область активного газа. При этом в качестве активного газа используют кислород, который подают после возбуждения дуги и разогрева катода в инертном газе до 1000 — 1600 С, 20 По предлагаемому способу активный газкислород подается в течение от 0,1 до 2 с, после чего электрод работает в инертном газе (аргоне) несколько часов без восстановлен и я по вер хи ости ого слоя.

Окислы, используемые в качестве активной вставки, при обработке кислородом в дуге приобретают ряд новых свойств, способствующих значительному повышению эмиссионной способности, снижению работы выхода

30 электронов и локализации катодного пятна на

Формула изобретения

Составитель Г. Квартальнова

Текред М. Семенов 1(орректор Л. Деннскииа

Редактор Г. Мозженков"

Заказ 2819/20 Изд. № 1871 Тираж 1178 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Сапунова, 2

Типография, пр. всем диапазоне регулирования тока. Это позволяет существенно повысить ресурс работы катодов, расширить диапазон рабочих токов и значительно улучшить стабилизацию дуги.

По сравнению с известным предлагаемый способ обеспечивает сохранение стабилизации и пространственной локализации дуги во всем диапазоне регулирования, так что рабочий ток можно менять в обе стороны.

Например, катод, состоящий из вольфрамового держателя с активной вставкой из

1 а20з, прошедший предварительную обработку в соответствии с предлагаемым способом, обеспечивает стабилизацию и пространственную локализацию дуги при работе в аргоне как при увеличении тока от 5 до 200 А, так и при снижении тока в 40 раз (от 200 до 5А), в то время как наиболее распространенные виды катодов обеспечивают стабилизацию дуги при изменении тока в обе стороны не более, чем в 5 раз.

В качестве активной вставки используют окисел празеодима Pr60«без обработки в кислороде. Он обеспечивает надеж1."ую работу в аргоне и пространственную стабилизацию дуги при изменении тока в обе стороны только в диапазоне 15 — 60A. При дальнейшем увеличении тока свыше 60 А электрод работает достаточно надежно, однако любое понижение тока при этом ведет к нарушению пространственной стабилизации дуги вследствие блуждания пятна по поверхности электрода.

Далее этот электрод обрабатывают в течение 1 с. в кислороде (10%-я добавка кислорода к аргону) в дуге на токе 50А, когда активная вставка разогрета до 1000 — 1600 С.

После обработки кислородом этот электрод обеспечивает устойчивую работу в чистом аргоне с надежной стабилизацией и пространственной локализацией дуги в диапазоне от 5 до 200А при изменении тока в обе стороны.

Из обработанных по предлагаемому способу катодов активными вставками из окислов редкоземельных элементов, окислов Еа, Се, Pr, Nd, Sm, Dy, Er, а также окислов Ч, Ва, Са наилучшие результаты показали вставки из окислов V, Nd, Sm. С использованием вставок из окислов Се, Pr, 1 à, Dy, Ег верхний предел диапазона рабочих токов несколько ниже, однако он не меньше 150А.

Результаты улучшаются при использовании различных комбинаций окислов. Так, при использовании в качестве активной вставки

1авОз или РгвОИ диапазон рабочих токов составляет от 5 до 200А, тогда как с использо5

4 ванием смеси 50% 1.а20з и 50% Ргв011 он повышается от 5 до 250А с регулированием тока в обе стороны.

Обработка кислородом активной вставки, в состав которой входит один или несколько из перечисленных выше окислов, производится в дуге, содержащей смесь аргона с кислородом (содержание кислорода может быть от 1 до

100% ), на токах от 20 до 50А в течение не менее О,1 с. Верхний предел подачи кислорода во времени не ограничен, о днако он составляет не более 2 с из-за интенсивного горения вольфрама в кислороде.

Изготовлены цилиндрические стержневые катоды из вольфрама диаметром 4 мм с активной вставкой из окисла празеодима

Pr60Iь окисла церия Се20з и окисла иттрия

V>0>. Каждый окисел запрессован в глухое отверстие на торцевой поверхности катода, глубина отверстия 4 мм, диаметр 1 мм.

Каждый из катодов проходит предварительную обработку в течение 1 с на нем возбуждают дугу током 40А в смеси аргона с кислородом. Испытания катодов проводят в чистом аргоне в течение 2 ч и больше. Регулировку тока в обе стороны от 5 до 200 А производят через 20А. Многократные включения и выключения дуги на разных токах и длительная работа в стационарном режиме показывают следующее: все катоды работают в инертном газе в режиме стабилизации и пространственной локализации дуги во всем диапазоне регулирования, так что при использовании любого катода рабочий ток можно многократно изменять в обе стороны.

Катоды прошли успешные испытания в ручных аргонных горелках для сварки титана толщиной от 2 до 10 мм на токах от 10 до

200 A.

Способ предварительной обработки термохимических катодов плазматронов перед сваркой, при котором возбуждают дугу и подают в прикатодную область активный газ, отличающийся тем, что, с целью повышения ресурса работы катодов с активной вставкой из окислов редкоземельных и щелочно-земельных элементов, расширения диапазона рабочих токов и улучшения пространственной стабилизации дуги во всем диапазоне регулирования тока, в качестве активного газа используют кислород, который подают после возбуждения дуги и разогрева катода в инертном газе до 1000 — 1600 С.