Способ обработки металлов плазменной дугой

Способ обработки металлов плазменной дугой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1ц 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.07.80 (21) 2949902/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (51) M. Кл. э

В 23 К9/10

В 23 К 31/10

Гасударственных камлтет

СССР (23) Приоритет— (53) УДК 621.791..75 (088.8) Опубликовано 5.03.82. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 15.03.82 ле делам лэовретенив и вткрмтий

Б. П. Баринов, Н. Г. Кобецкой, А. К. Кочергин, В. Г Кочкин, В. П. Демянцевич, С. Д. Быховский и Г. М. Щфкунов ь,.:, ;б

1;,. . ф !

3 ..А

+ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТА,Л,ЛОВ ПЛАЗМЕННОЙ ДУГОЙ

Изобретение относится к обработке металлов плазменной дугой и может быть использовано для плазменной резки, сварки металлов и плазменно-дугового нагрева при плазменно-механической обработке.

Известны способы обработки металлов плазменной дугой, горящей между электродом плазмотрона и обрабатываемым изделием. Плазменную дугу, получают принудительным сжатием дуги с помощью сопла и продувом через него плазмообразующего газа (1).

Однако в плазмотронах, служащих для формирования плазменной дуги, из-за случайных ее флуктуаций возможны внезапные возникновения двойной дуги, заключающиеся в том, что плазменная дуга распадается is на две дуги, одна из которых горит между катодом и соплом, а другая — между соплом и изделием. Это аварийный режим работы плазмотрона, приводящий к немедленному его разрушению. Поэтому борьба с двойным дугообразованием является одним из важго нейших вопросов при создании оборудования для плазменной обработки.

Известен способ плазменно-дуговой резки; при котором момент двойного дугообразования определяют по появлению первого импульса повышения напряжения между электродом и соплом (2) . Известен также способ плазменно-дуговой сварки, при котором момент двойного дугообразования определяют по повышению напряжения между соплом и изделием (3).

Недостатки этих способов состоят в том, что напряжение между электродом плазмотрона и соплом, как и напряжение между соплом и изделием, зависит от многих факторов, и в первую очередь, от длины дуги, степени обжатия дуги, т. е. от величины градиента напряженности электрического поля в столбе дуги, тока дуги, диаметра сопла, расхода газа и др. Все это может привести к появлению ложного сигнала о возникновении в плазмотроне двойной дуги даже при его нормальной работе, так как любое изменение одного из указанных факторов влечет за собой повышение напряжения между электродом и соплом плазмотрона и изделием.

При возникновении двойной дуги, напряжения на обоих дугах также зависят от многих факторов. Кроме того, эти напряжения могут быть значительно ниже, чем

912429

$$ напряжения на соответствующих участках нормально функционирующей плазменной дуги, вследствие резкого падения напряженности электрического поля, так как дуги становятся необжатыми. Вследствие снижения значений напряжений между электродом и соплом и соплом и изделием при двойном дугообразовани и возможно непоявление сигнала об аварийной работе плазмотрона.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, при котором в процессе сварки плазменной дугой непрерывно контролируют электрическую емкость между соплом и основной дугой.

В случае возникновения двойной дуги указанная емкость падает, что регистрируется индикатором, по сигналу которого процесс обработки останавливают 14).

Однако этот способ защиты сопла плазменной горелки обладает существенными недостатками, к числу которых следует отнести техническую сложность измерения электрической емкости между дугой и соплом и низкую надежность этого метода контроля за работой плазмотрона. При работе плазмотрона на его электроде генерируются высокочастотные колебания напряжения, которые сказываются на величине емкостного сопротивления между дугой и соплом.

Природа этих колебаний достаточно сложна, частота зависит от многих трудно учитываемых факторов и не постоянная во времени.

Все это приводит к трудности при измерении емкости между дугой и соплом. Кроме того, для измерения указанной емкости требуется сложное оборудование (высокочастотный генератор, электронный усилитель и др.).

Цель изобретения — исключение двойного дугообразования.

Поставленная цель достигается тем, что при обработке металлов плазменной дугой, горящей между электродом и изделием с принудительным обжатием дуги соплом и продувкой через него плазмообразующего газа, измеряют электрическое сопротивление между дугой и соплом плазмотрона, а расход плазмообразующего газа устанавливают обратно пропорционально электрическому сопротивлению.

Контроль за возникновением двойного дугообразования на величине электрического сопротивления между дугой, и соплом повышает надежность фиксирования момента начала двойного дугообразования:так как исключается влияние высокочастотных наводок. Кроме того, упрощается сама система контроля, потому что измерить величину электрического сопротивления между дугой и соплом значительно проще, чем величину емкости этого участка. Увеличение расхода плазмообразующего газа при уменьшении значения электрического сопротивления поз40

4$

$0

$$ воляет приостановить начавшееся двойное дугообразование, восстановить нормальный режим работы плазмотрона, что увеличивает надежность его работы.

На фиг. 1 схематично показана установка для осуществления способа плазменной обработки; на фиг. 2 — зависимость электрического сопротивления между дугой и соплом от расхода плазмообразующего газа.

Плазменную дугу 1, питаемую от источника 2, зажигают между электродом плазмотрона 3 и обрабатываемым изделием 4.

Дугу обжимают с помощью сопла 5 и продува через него плазмообразующего газа.

В процессе обработки измеряют сопротивление между дугой и соплом. С помощью измерителя 6 (в качестве измерителя может быть использован резистор сопротивлением

30 Ом, напряжение на котором косвенно характеризует величину сопротивления между дугой и соплом). При нормальном функционировании плазменной дуги сопротивление между дугой и соплом составляет

100-ни Ом. При возникновении двойной дуги сопротивление между дугой и соплом резко падает практически до нуля. В этом случае увеличивают расход плазмообразующего газа в соотношении, обратно пропорциональном изменению сопротивления (фиг. 2) .

Увеличенная скорость истечения газа через сопло стабилизирует плазменную дугу, отжимает ее от стенок сопла и, сопротивление между дугой и соплом опять увеличивается.

В соответствии с увеличением этого сопротивления уменьшают расход газа. Режим работы плазмотрона восстанавливается.

Режимы плазменной обработки, например, могут быть такие: ток дуги, А 300; напряжение на дуге, В 150; расход плазмообразующего газа, м /ч 1,5.

При работе в кислородсодержащих смесях ресурс гафниевого катода ограничен.

После выгорания активной вставки начинается интенсивное плавление медной обоймы катода. Капли расплавленной меди замыкают промежуток катод-сопло плазмотрона, вследствие чего сопротивление между дугой и соплом резко падает, однако в этом случае увеличение расхода газа не приводит к увеличению сопротивления между дугой и соплом. Поэтому через 0,5 ... 0,8 с после увеличения расхода газа, если сопротивление между дугой и соплом не увеличйвается, останавливают процесс обработки.

Использование предлагаемого способа предотвращает аварийные ситуации плазмотрона, втрое увеличивает стойкость соп0Л, а также стойкость остальных узлов плазмотрона, позволяет полностью автоматйзьровать контроль за работой плазмотрона, что улучшает условия труда. годовой экономический эффект от внедрения предла912429

Ъ гаемого способа на предприятиях определяется по формуле

Эг = (N< — ЯС,+ рСгК = (1500— — 500) Х 0,9 + 10 X 90 х 20 =

= 36000 р. где N — количество расходуемых сопел в год на одну плазменную установку при 2-х сменной работе;

N — то же, после иепользования спооба;

С1 — стоимость одного сопла, р; р — количество плазмотронов, выходящих из строя из-за двойного дугообразования;

Сг — стоимость одного плазмотрона, р.;

К вЂ” количество плазменных установок.

Формула изобретения

Способ обработки металлов плазменной дугой, горящей между электродом и изделием, с принудительным обжатием дуги соплом и продувкой через него плазмообразующего газа, отличающийся тем, что, с целью исключения двойного дугообразования, измеряют электрическое сопротивление между дугой и соплом плазмотрона, а расход плазмообразующего газа устанавливают обратно пропорционально электрическому сопротивлению.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Быховский Д. Г. Плазменная резка.

Л., «Машиностроение», 1972, с. 13 — 15, 61.

2. Авторское свидетельство СССР № 716737, кл. В 23 К 9/16, 1977.

2. Патент ГДР № 97364, кл. В23 К9/10, 1973.

4. Патент ГДР № 132706, кл. В 23 К 27/00, 1978 (прототип) .

912429

Rgc,Oì

1бО

Составитель О. Островский

Редактор И. Касардa Техред А. Бойкас Корректор М. Шарошн

Заказ 1247/19 Тираж l I 51 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб„д. - 4/5

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