Способ электрической резки металлов

Способ электрической резки металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик описднии

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено29.12.75 (21) 2304228/25-27

2 (51) M. Кл.

В 23 К 11/12

В 23 Р 1/06

В 23 К 31/10 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета 1йинистров СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет— (43) Опубликовано15.04.78,)бюллетень № 14 (45) Дата опубликования описанияОЪ.ОЬ.ßÜ. (13) УДК621,791 ° .947. 3(088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Троицкий В. С. Павпнченко, П. Г. Жуковский и Н, Г..Белый (71) Заявитель

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамэят институт электросварки им Е. О. Патона АН Украинский ССР (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к электротехнологии и может найти применение в литейном, сварочном, прокатном и металлургическом производст ве для резки металлов и их сплавов. Кроме того, предлагаемый способ может применяться для строжки металлов, снятия грата в сварных соединениях и устранения дефектов отливок.

Наиболее эффективно применение изобретения при отрезке заливов литников и остатков прибылей на отливках.

Известен способ резки металлов, при котором осуществляют электрический контакт графитированного электрода с изделием, периодическое возбуждение дуги между электродом и изделием и подачу воздушной струи в зону реза (1). Однако известный способ не обеспечивает проведения устойчивого процесса резки.

С целью повышения производительности и качества путем повышения устойчивости процесса резки по предлагаемому способу к контакту между электродом и изделием прикладывают напряжение меньшее, чем напряжение, необходимое для возбуждения дуги, короткие замыкания создают в те полупериоды, когда электрод является анодом, а дугу возбуждают в полупериоды, когда электрод является катодом, при этом к электроду прикладывают осевое усилие, равное сумме электродинамической силы, возникшей в контактных перемычках зоны реза, и силы воздействия воздушной струи.

На чертеже изображена схема осуществления предлагаемого-способа.

Осуществляют контакт с обрабатываемым изделием 1 графитированного или другого неметаллического наплавляющегося электрода 2, к которому прикладывают силу F. Вдоль электрода 2 из сопла 3 подают воздушную струю под давлением не менее 4 — 6 кГс/см . К элект10 роду 2 и обрабатываемому изделию 1 подается от трансформатора 4 напряжение, необходимое для ведения процесса резки, при этом изделие 1 или электрод 2 перемешаются относительно друг друга, как указано на чертеже стрелками.

В те полупериоды переменного тока, когда изделие 1 является холодным катодом, термоэлектронная эмиссия незначительна, поэтому дуга самопроизвольно не возбуждается и электрод 2 входит в контакт с изделием, образуя короткие замыкания с элементарными контактными перемычками, которые, благодаря большому току, перегреваются и в жидком состоянии взрываются под действием электродинамической силы F,, выбрасывая металл из зоны реза. В парах металла после взрыва перемычки возбуждается в этом полупериоде или в

2о следующем кратковременная и очень короткая

602330

Формула изобретения з дуга, которая быстро гасится воздушной струей, выходящей их сопла 3. Продолжительность коротких замыканий в этих полупериодах значительно большая, чем продолжительность горения дуги.

В начале полупериода переменного тока (изделие 1 является анодом), когда ток, нарастающий по синусоидальному закону еще мал, возникают короткие замыкания. При этом образовавшиеся контактные перемычки перегреваются и в жидком состоянии взрываются под действием электродинамической силы. Таким образом основная масса металла удаляется из зоны реза. После этого в парах металла из-за того, что графитированный электрод 2 в этих полупериодах является горячим като м и термоэлектронная эмиссия значительна, возбуждается более продолжительная дуга, чем в противоположных полупериодах. Однако интенсивная воздушная струя при изменении полярности гасит дугу. Если при этом не ввести электрод 2 в контакт с изделием 1, прикладывая силу F, процесс резки прекратится, так как дуга самопроизвольно не возбуждается из-за того, что от трансформатора 4 к изделию 1 и электроду 2 подается напряжение ниже напряжения повторного возбуждения дуги с учетом гасящего действия воздушной струи. Такое напряжение источника необходимо для более рационального и экономичного использования электроэнергии и обеспечения резки как черных, так и цветных металлов и сплавов.

Частичное удаление металла из зоны реза, помимо действия электродинамической силы, происходит за счет испарения при тепловых взрывах и под действием воздушной струи в те полупериоды переменного тока, когда электрод 2 является анодом и горящая дуга расплавляет металл.

Для повышения устойчивости процесса резки необходимо электрод в каждом полупериоде тока вводить в контакт с изделием с силой F, которая должна быть равна сумме электродинамической силы F, возникающей при взрыве контактных перемычек, и силы воздушной струи F, выходящей из сопла 3.

Если F .> F,>, + F„, то наступает продолжительное короткое замыкание, устойчивость процесса резки нарушается и он может совсем прекратиться из-за полного короткого замыкания.

Если F (Г, g. + Fe, то процесс резки не происходит, так как нет контактов между электродом 2 и изделием 1, а дуга самопроизвольно не загорается при напряжении источника питания меньше напряжения повторного возбуждения дуги.

Обезуглероживание зоны реза обрабатываемого стального или чугунного изделия произF водят посредством выноса науглероженного металла в результате взрыва контактных перемычек, а также окислением углерода атомарным кислородом при горении дуги в тех полупериодах, когда изделие является анодом. Попадая

S в плазму дуги, кислород воздушной струи ионизируется, приобретая отрицательный заряд и под действием электрического поля устремляется к аноду — обрабатываемому металлу. На поверхности расплавленного металла происходит рекомбинация и превращение отрицательно заряженных анионов кислорода в атомарный кислород, который активно окисляет углерод, уменьшая его содержание в зоне реза.

Для того, чтобы процесс окисления углерода происходил более эффективно, воздушную

15 струю из сопла 3 нужно подавать к обрабатываемому металлу 1 с расстояния 50 — 200 мм.

Если это расстояние больше 200 мм, то проводимость электрода 2 значительно уменьшается, напряжение на нем падает, возникают весьма продолжительные короткие замыкания (по

20 несколько периодов), приводящие к диффузионному науглероживанию, и устойчивый процесс резки, характеризующий предлагаемый способ, прекращается.

Если это расстояние меньше 50 мм, то из-за черезмерно высокой проводимости короткого графитированного электрода происходит его интенсивный разогрев, приводящий к расплавлению как электрододержателя 5, так и сопла 3.

Способ электрической резки металлов, при котором осуществляют электрический контакт графитированного электрода с изделием, периМ одическое возбуждение дуги между электродом и изделием и подачу воздушной струи в зону реза, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества путем повышения устойчивости процесса резки, к контакту между электродом и изделием прикладывают напряжение меньшее, чем напряжение, необходимое для возбуждения дуги, короткие замыкания создают в те полупериоды, когда электрод является анодом, а дугу возбуждают в полупериоды, когда электрод является като, дом, при этом к электроду прикладывают осевое усилие, равное сумме электродинамической силы, возникшей в контактных перемычках зоны реза и силы воздействия воздушной струи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

50 1. Способ воздушно-электроконтактной резки металлов. Куйбышевское ЦБТИ. Технический листок № 247 (3153) 31, 1967.!

1НИИП!! Заказ 1725!!

Тираж 1263 Подписное

Филиал 1! ПП .< Патент, г. Ужгорол, ул. Проектная, -!