Способ определения предельно-допусимых значений тока при обработке сжатой дугой

Способ определения предельно-допусимых значений тока при обработке сжатой дугой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А И-"Н-М

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соаетскик

Социалистические

Республик (»i749593

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.09.77 (21) 2522525/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет —(51) М. Кл.з

В 23 К 9/16

Государственный комитет

Опубликовано 23.07.80. Бюллетень № 27 (53) УДК 62! .791. . 755 (088.8) но делам нзооретеннй н открытий

Дата опубликования описания 30.07.80 (72) Авторы изобретения

И. С. Шапиро и В. А. Букаров (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛЪНО ДОПУСТИМЫХ

ЗНАЧЕНИЙ ТОКА ПРИ ОБРАЪО.КЕ СЖАТОЙ ДУГОЙ

Изобретение относится к сварочному производству, к способам дуговой обработки, выполняемым плазменной дугой, и может быть использовано при резке и сварке металлов.

Известен способ плазменно-дуговой обработки., при котором предельно допустимое значение тока для сопла данного диаметра и прочих режимных параметров процесса определяют по возникновению первого импульса повышения напряжения между электродами и соплом, формирующим плазменную дугу (1) .

Недостатком известного способа является то, что наличие первого импульса повышения напряжения между электродом и соплом не свидетельствует о предельно допустимом значении тока плазменной дуги вследствие того, что скорость изменения давления в камере дугового плазмотрона является более инерционной по сравнению с изменением тока.

Известен способ плазменно дуговой обработки, при котором режим определяют по изменению давления (2).

Недостатком известного способа является то, что определение давления производят i!pH постоянном значении тока плазменной дуги, что не позволяет использовать его для определения величины предельно допустимого тока для сопла данного диаметра.

Известен способ плазменно-дуговой резки, при котором повышение предельно допустимо"o значения тока обеспечивают за счет периодически повторяющегося двойного дугообразования в канале сопла дугового плазмотрона, обусловленного увеличени1о ем тока плазменной дуги (3) .

Недостатком известного способа является то, что использование так называемого явления «автоприработка» канала сопла, обусловленного сглажива нием микронеровностей на его поверхности, имеет место только при ограниченных плотностях тока в канале сопла дугового плазмотрона, т. е. в тех случаях, когда величина пристеночного зазора в канале сопла минимальна. Однако всякое увеличение степени сжатия столба дуги обуславливает не сглаживание микронеровностей на поверхности канала сопла, а его разрушение, вследствие того, что при этом возрастает значение тока, шунтируемое соплом плазмотрона.

749593

Известен способ определения предельно допустимых значений тока при обработке сжатой дугой, при котором увеличивают ток дугового промежутка и фиксируют давление в камере плазмотрона (4).

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает определение оптимального предельно допустимого значения тока. Значение рабочего тока при данном способе, как правило, ниже предельно допустимого значения, в то время как значение расхода газа преднамеренно завышено. Хотя предлагаемый способ и гарантирует отсутствие двойного дугообразования, однако его использование связано со снижением, S 0

Дуговой плазмотрон 1 связан с блоком 2 регистрации производной давления -к- в

dt камере .плазмотрона и блоком 3 регистрации производнои тока - - †. Блоки 2 и 3 осу- 0 с1 ществляют регистрацию на каждом этапе увеличения тока. Блоки 2 и 3 связаны с блоком 4 сравнения производных являющегося блоком регистрации градиента повышения давления — ". Блок 4 через блок 5 управления параметрами плазменной дуги, свя- 4S занного с блоком 3, соединен с исполнительным устройством 6 изменения расхода плазмообразующего газа для формирования плазменной дуги 7 при обработке изделия 8.

На фиг. 2 приняты следующие обозна56 чения: 9, 10, Il — графики изменения давления в камере плазмотрона от величины тока при различных расхолах плазмообразующего газа; Р— давление в камере плазмотрона; Q,; (,), (,) q — расхолы плазмообразующего газа, причем Q (Q q (Q;

I — значение тока плазменной дуги; 1 ич— начальное значение тока плазменной дуги;

I„,,; I,s,, I„ .q — предельно допроизводительности обработки и техникоэкономических показателей процесса.

1S

Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности обработки сжатой дугой и увеличение ресурса работы плазмотрона путем исключения образования «двойной дуги».

Для этого увеличение тока осуществля- 20 ют в несколько этапов, уменьшая на 10—

2ОО/р величину прироста тока от этапа к этапу и соответственно увеличивая при этом расход газа на 20 — 30О/o, а давление фиксирует между этапами, причем последующее увеличение тока производят, если - - пре25 дыдущего этапа больше нуля, а предельно допустимое значение тока определяют при условии !»- = О,где Р„ — давление в камере пр установившемся процессе; I значение тока плазменной дуги. S0

На фиг. 1 показана блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — диаграммы влияния тока на изменение давления в камере формирования режущей дуги для различных расходов плазмообразующего газа.

3S пустимые значения тока плазменной дуги, соответствующие расходам тока Я ь Q z u Q .

Способ реализуют следующим образом.

При начальном значении тока плазменной луги I „который выбирают существенно меньше предельно допустимого значения, между плазмотроном 1 и обрабатываемым изделием 8 возбуждают плазменную дугу 7. Расход плазмообразующего газа при этом выбирают равны Q,. С помощью блока 2 регистрируют производную давления - в камере формирования плазменной

dI a дуги плазмотрона 1 и подают сигнал в блок

4, который регистрирует градиент повышения давления - - — ". Затем плавно повышают величину тока плазменной дуги 1 на величину AI. Это изменение тока обеспечивают с помощью блока управления 5. Соответствующую производную тока — 1- — регистриd с1t рует блок 3. Указанные операции, связанные с повышением тока, повторяют в несколько этапов, причем на каждом этапе уменьшают прирост тока на 10 — 20 /р по сравнению с его приростом на предыдущем этапе. Данное повышение тока производят до тех пор, пока градиент повышения давления -" — >О при «) х-= 0 прекращают по3! dI вышенйе тока, так как к данному моменту давление Р„свидетельствует о достижении на кривой 9 предельно допустимого значения тока l п 4,1.

Предлагаемый способ обеспечивает определение предельно допустимого значения тока для данного расхода плазмообразующего газа. Отсутствие повышения градиента давления свидетельствует о том, что дальнейшее повышение тока плазменной дуги лишено смысла, так как его увеличение при данном расходе плазмообразующего газа, обуславливает возникновение двойного дугообразования и разрушение вследствие этого сопла дугового плазмотрона.

Поэтому при достижении током зна чения I > < с помощью устройства б производят увеличение расхода плазмообразующего газа до значения Q z и вновь производят увеличение тока (кпивая 10), пока для данного расхода газа -П вЂ” нс станет равно

dP» нулю. Этому условию соответствует значение тока I i@a q, которое характеризует предельно допустимое значение тока, соответствующее расходу Q q. При этом вновь повышают расход плазмообразующего газа до значения Q и производят да "üíåéøåå повышение тока {кривая 11), пока градиент изменения давления †-"- не станет равным

4Р

41 нулю. Этому расходу газа соответствует предельно допустимое значение тока 1пф .

Таким образом при выполнении предлагаемого способа плазменной обработки определяют предельно допустимое значение тока для данного расхода плазмообразующего газа в несколько этапов за счет соответствующего увеличения рабочего значения тока, после чего повышают на некото749593 рую величйну расход плазмообразующего газа и для этого расхода вновь определяют предельно допустимое значение тока, затем вновь увеличивают расход плазмообразующего газа и т. д.

Повышение градиента — — обуславли6Рк

dI вается увеличением скорости истечения пристеночного потока газа в канале сопла. Чем больше значение тока, тем соответственно больше диаметр столба дуги в канале сопла, т. е. тем больший диаметр столба дросселирует отверстие сопла плазмотрона. Данное обстоятельство и обуславливает повышение давления в камере плазмотрона. Рост давления в камере свидетельствует о повышении скорости пристеночного потока газа, так как большая часть газа, подаваемого в камеру плазмотрона, идет не на плазмообразование, а обеспечивает создание пристеночного потока газа, электрически и термически отшнуровывающего столб дуги от стенок канала сопла плазмотрона. Отсутствие двойного дугообразования при - к- ) 0 свидетельствует о таких режимах работы дугового плазмотрона, при которых повышение тока компенсируется увеличением скорости пристеночного потока газа.

Однако повышение скорости пристеночного потока газа возможно при данном его расходе только до некоторого предела. При некотором значении диаметра сстолба пути, которое соответствует условию -к- =-О, скосЙ рость пристеночного потока газа достигает скорости, равной скорости звука. Поэтому дальнейший рост скорости пристеночного потока газа при повышении тока невозможен, что и обуславливает возникчовение двойного дугообразования при повышении тока сверх некоторого предельно допустимого значения.

Увеличение расхода газа обуславливает большее сжатие столба дуги в канале сопла дугового плазмотрона. Поэтому значение тока, являющееся предельно-допустимым для меньшего расхода, перестает быть таковым при увеличении расхода газа.

За счет сжатия столба дуги возрастает эффективное проходное сечение в канале сопла, определяющее истечение пристеночного потока газа, что в свою очередь делает возможным повышение скорости пристеночного потока газа до того значения, пока она не достигнет скорости, равной скорости звука, что соответствует условию

-- - к = 0 и т.д.

dl

Это повышение расхода газа от цикла к циклу принимают равным 20 — ЗОО/о. При

1о этом за счет последовательного увеличения расхода газа обеспечивают определение максимального значения предельно допустимого тока для данной внутренней геометрии плазмотрона. Это повышение расхода газа производят до тех пор, пока ЬЯ не станет

fS равно нулю, где ЛЯ вЂ” повышение расхода газа для случая горения дуги на предельно допустимом токе для предыдущего цикла, связанного с изменением расхода газа.

При этом поскольку на каждом этапе увеличения тока уменьшают его прирост и увеличивают расход газа вероятность двойного дугообразования по мере роста тока плазменной дуги уменьшается. Повышение тока до предельного значения на максимальном расходе плазмообразующего газа позволяет избежать образования двойной дуги.

Пример осх ществления способа.

Определяем предельно допустимое значение тока плазменной дуги при выполнении

36 плазменной обработки (резки) в среде технического азота. Диаметр сопла, формирующего плазменную дугу, составлял 0,5 мм, глубина утопления электрода 5,0 мм. В нижеприведенной таблице представлены данные, .характеризующие соответствующее из33 менение тока и давления в камере.

Сравнение значений предельно допустимых токов, полученных при использовании данного способа и известного, когда предельно допустимый ток определяют по возникно р вению двойной дуги гоказало, что разница в величинах тока не превышает 3 — 5О/р (см. таблицу) .

749593

Формула изобретения

Предлагаемый способ плазменной обработки металлов позволяет повысить производительность процесса за счет выполнения его на предельных значениях тока. Кроме того, повышается срок службы плазмотрона за счет отсутствия двойного дугообразования.

Способ определения предельно допустимых значений тока при обработке сжатой дуао гои, при котором увеличивают ток дугового промежутка и фиксируют давление в камере плазмотрона, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности обработки сжатой дугой и увеличения ресурса работы плазмотрона путем исключения об- и разования «двойной дуги», увеличение тока осуществляют в несколько этапов, уменьшая на 10 — 20% величину прироста-тока от этапа к этапу и соответственно увеличивая при этом расход газ" на 20 — 30%, давление фиксируют между этапами, причем последующее увеличение тока про рводят, если градиент повышения давления ф —" пре 1 дыдугцего этапа больше нуля, а предельно допустимое значение тока определяют при условии ٠†" = — О, где Р„ — давление в камере при установившемся процессе; 1—

Значение тока плазменной дуги.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 316294, кл. В 23 К 9/10, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 453009, кл. В 23 К 5/16, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

¹283447,,к,л. В 23 К 9/16, 1970.

4. Шапиро И. С. и др. Плазменно-дуговая обработка, Ж. «Сварочное производство», 19?6, № 12, с. 12 — 15.

749593

Оаласпть даой нага ддгаадра задания

Фиг. 2

Редактор Н. Козлова

Заказ 45! б/8

Составитель О. Суханова

Техред К. Шуфрич Корректор В. Бутяга

Тираж 1160 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент> г. Ужгород, ул. Проектная, 4