Электрод к устройствам для плазменной обработки

Электрод к устройствам для плазменной обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскин

Соцналнстнческнн

Реслублнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1,927440 (6() Дополнительное к авт. саид-ву (22) Закалено 28.05. 80 (2l ) 2931824/25-27 с присоединением заявки № (23т) П риоритет

Опубликовано 15.05.82. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 15.05.82 (51) М. Кл.

В 23 К 9/16

Гесудерственный комитет ао делен нзабретеннй н открытий (53) УДК 621.791. .75.034 (088.8) A. IL Ветров, С. А. Кккмекко, Ю. A, . Муковоо;-о у уккжов и Б. А. Урюков ( (72) Авторы изобре1енин

/

Ордена Трудового Красного ЗнаменЫ институт сверхтвердьтх материалов АН Украинской .С;Р.-= (7I) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОД К УСТРОЙСТВАМ ДЛЯ ПЛАЗМЕННОЙ

ОБРА БОТКИ

Изобретение относится к плазменной обработке металлов и может быть использовано при плазменно-механической обработке труднообрабатываемых материалов.

Известен способ обработки труднообрабатываемых материалов с подогревом

5 обрабатываемой заготовки плазменной дугой, в котором в удалении припуска участвуют струя плазмы и резец, причем струя плазмы удаляет часть припуска на обработ ку pl J .

Известен способ плазменно-механической обработки, который включает вращение заготовки, подогрев поверхности резания заготовки плазменной дугой и последую15 шее перемещение опорной точки дуги и резца P2) .

Недостатком способов является то, что наряду с прогревом обрабатываемой поверхности заготовки опорной точкой дуги происходит прогрев обработанной поверх- ностью. Это приводит к интенсивному прогреву значительной зоны обрабатываемой заготовки, что снижает точность геометрии обработанной детали и позволяет использовать указанные методы только для снятия больших припусков. Кроме того, происходит загрязнение рабочего пространства продуктами эрозии заготовки и электродов плазмотрона.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является устройство для плазменной обработки, содержащее катод (сопло) с корпусом, имеющим ступенчатый канал и патрубок для подачи газа. Устройство имеет также и анод, источник питания сжатой дуги, а также систему подачи защитного газа (3) .

Недостатком известного устройства является то, что при его использовании в способе плазменно-механической обработки оно не позволяет получить получистовую обработку. поверхности и повысить точность геометрии обработанной дев тали вследствие возможности значительного прогрева уже обработанного участка заготовки.

9274

Пель изобретения — повышение качества обработанной поверхности и повышение точности геометрии обрабатываемой дета ли при плазменно-механической обработке.

Это достигается тем, что в электроде к устройствам для плазменной обработки, содержащем корпус со ступенчатым каналом и патрубок для подачи газа, часть канала у входного отверстия выполнена с меньшим диаметром, а в стенке части ig канала, с большим диаметром выполнена конусообразная щель с вершиной конуса, обращенной в сторону выходного отверстия канала, при этом щель соединена с полостью канала и с патрубком, а соотношение диаметров канала составляет 1:21:5.

Угол конуса щели- может быть выполнен равным 45-60 С.

Соотношение диаметров канала элек- 20 трода выбраны из оптимальных условий получения эффекта эжекции и быстрого охлаждения путем турбулентного смешивания плазмы с истекающим через конусообразную щель холодным газом, а также 25 устойчивого существования катодного пятна за выступом ступени катода.

При увеличении угла d. более 60 наблюдается значительное уменьшение или совсем теряется эффект эжекции а с ним 30 и устойчивое горение дуги, а прй углах

d; меньших, чем 45, фокусировка сжатого газа на оси сопла будет находиться за пределами охлаждаемого электрода, что вызывает необходимость охлаждения 35 вытяжной трубы.

На фиг. 1 показан продольный разрез устройства и его расположение по отношению к обрабатываемому Изделию в процессе плазменно-механической обработки; на фиг. 2 — схема распределения интенсивности теплового потока, при обработке традиционными методами с помощью предлагаемого устройства. !

Устройство для подогрева поверхности резания из медного водоохлаждаемого катода 1, в котором выполнен центральный сквозной канал со ступенчато изменяющимся диаметром D u d (соотношение

1:2-1:5). В корпусе катода имеется кольцевая конусообразная щель 2, выполненная в стенке части канала с большим, диаметром, причем вершина конуса щели обращена в сторону выходного отверстия канала. Кель 2 соединена с патрубком 55

3 и с полостью канала.

Для удаления продуктов эрозии катода и продуктов обработки установлена вы40

1 тяжная труба 4., Позицией 5 обозначена обрабатываемая деталь, позицией 6— резец для механической обработки нагретого слоя металла, а позициями 7 и 8 соответственно анодное и катодное пятна дуги.

Устройство работает следующим образом.

На заготовку 5 подается положитель ный потенциал, а на катод 1 — отрицательный. В патрубок 3 поступает сжатый газ, который истекает через кольцевую щель 2. С целью быстрого смешивания плазмы и холодного газа в ступени канала с диаметром 9 катода 1 и последующего выброса их в виде уже охлажденной смеси газов в неохлаждаемую вытяжную трубу 4, угол наклона образующих поверхности щели 2 и осью катода 1 составляет от 45 до 60о. Истекающий из щели

2 газ, образует зону разряжения перед и в самом катоде 1, в части канала с меньшим диаметром В . В результате чего, возбужденная осциллятором дуга меж ду заготовкой-анодом 6 и катодом 1 вытягивается в катод 1, в канал с меньшим диаметром и обжимается ее холодной стеной. При этом дуга занимает пространственное положение изображенное на фиг. 1.

В зону разряжения устремляется из окружающей анодное пятно 7 зоны газ, и тем самым стабилизирует анодное пятно

7 на поверхности резания заготовки 5, а также охлаждает окружающую анодное пятно 7 дуги зону на заготовке 5. диаметры Э и Q канала катода 1 выбраны из условия получения эффекта эжекции со стороны заготовки 5 и быстрого охлаждения путем турбулентного смешивания плазмы со сжатым воздухом, а также устойчивого существования катодного пятна 8 за выступом канала оптимальным соотношением будет -= †- -. Таким обраД 1 1

D 1 зом, поверхность резания заготовки 5 греется только анодным пятном 7 дуги и не контактирует со струей плазмы, которая смешивается со сжатым газом в части канала с большим диаметром 2 катода 1. На выходе из канала катода 1 смесь газов имеет небольшую температуру, что позволяет ее выбрасывать через неохлаждаемую трубу 4 в вытяжную вентиляцию.

В суппорте токарно-винторезного станка 1 и 63 на изолированной стойке установлен водоохлаждаюший катод с диаметрами центрального отверстия 3= 30-10 м

-3 и Д -- 10-10 и (соотношение 1.3).

5 9274

В полости катода диаметром D выполнена кольцевая конусообразная щель с углом с =50 и зазором 1 ° 10 м. Через патрубок подают сжатый воздух с расходом 0,1 м /с. Расход воды для охлаждения катода составляет 0,1 л/c. Воаоохлаждаемый катод устанавливают на расстоянии 10 10 м от заготовки, а ось като -. да проходит через середину поверхности резания заготовки. Ток дуги принимают 10

2 =80 A. На станке, для обработки сплава ХИ77ТЮР с 5 =-100 кгс/мм, были установлены следующие режимы:

Скорость резания 7 = 40 мlмин

Подача S = 0,5 мм/об т5

Глубина резания t =- 1 мм

Стойкость резца из твердого сплава

ВКЗ составляет 55-60 мин. При обработке без подогрева на том же режиме резания стойкость инструмента не превышает 2-3 мин, а при скорости резания

20 м/мин составляет 18-22 мин. Результаты проведенных испытаний показывают, что применение обработки с предварительным подогревом предлагаемым 2Б устройством позволяет повысить производительность обработки в 2 раза при од.новременном повышении стойкости инструмента в 3 раза.

В предлагаемом изобретении нагрев зо заготовки осуществляется только анодным пятном дуги, а окружающая ее зона охлаждается втягиваемым в катод воздухом, т.е. нагреваемая область сужается и предлагаемое устройство можно ис--3> пользовать не только на черновых, но и .на получистовых операциях по сравнению с известным f23 . Кроме этого, за счет того, что нагревается более узкая зона заготовки, повышается геометрическая 4П точность обработанной детали. Предлагаемое устройство дает возможность очистить рабочее пространство от продуктов эрозии катода и заготовки и снизить степень шума и светового излучения от

40 6 плазменной струи. В результате чего улучшаются условия работы рабочих и повышается безопасность труда.

Таким образом, экономическая эффективность предлагаемого способа устройства для его осуществления состоит в расширении технологических возможностей обработки, улучшение условий труда, повышение стойкости инструмента и производительности обработки труднообрабатьтваемых материалов.

Формула изобре тения

1. Электрод к устройствам для плазменной обработки, содержаший корпус со ступенчатым каналом и патрубок для подачи газа, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработанной поверхности и повышения точности геометрии обрабатываемой детали при плазменно-механической обработке, часть канала у входного отверстия вы1 полнена с меньшим диаметром, а в стенке части канала с большим диаметром выполнена конусообразная шель с вершиной конуса, обращенной в сторону выходного отверстия канала, при этом щель соединена с полостью канала и с патрубком, а соотношение диаметров канала составляет 1:2-1:5.

2. Электрод по п.,1, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что, угол конуса шели равен 45-60 .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ио 691243, кл. В 23 В 1/00, 08.07.77.

2. Авторское свидетельство СССР

No 703242, кл. В 23 В 1/00, 04. 10.78.

3 Патент США % 3139509, кл, 219-75, 30.06.64 (прототип).

927440 ъ

Составитель Г, Квартальнова

Редактор Н. Шильникова .Техреа Ж.Кастелевич Корректор Л. Бокшан

3акаэ 3081/16 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государтсвенного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раусшкая наб., д. 4/5 е Э е

Филиал ППП "Патент; г. Ужгород; ул, Проектная, с