Способ электрической резки металлов

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 01) 602330 61) Дополнительное к авт. свнд-вуприсоединением заявкиГосударственный квинт Соввта Министров ССС по делам изобретений н открытий(43) Опубликовано 15,04,7835 толлетень14 (45) Дата опубликования описанияОЪ.ОЗ,Яб. 72) Авторы изобретения В, А, Троицкий В. С, Павличенко, П,и Н, ГБелый овский 71) Заявитель дена Ленина и ордена Трудового Красного Знаьнэят инсти электросварки им Е, О. Патона АН Украинский ССР54) 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 кото О ром 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, 2 О 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 25 силы, возникшеи в контактных перемычках зоны реза, и силы воздействия воздушной струи.На чертеже изображена схема осугцествления предлагаемого. способа.Осуществляют контакт с обрабатываемым изделием 1 графитированного или другого не- металлического наплавляющегося электрода 2, к которому прикладывают силу Г. Вдоль электрода 2 из сопла 3 подают воздушную струю под давлением не менее 4 - 6 кГс/см. К электроду 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 боль. шому току, перегреваются н в жидком состоянии взрываются под действием электродинамической силы Г, , выбрасывая металл из зоны реза. В парах металла после взрыва перемычки возбуждается в этом полупериоде или в следующем кратковременная и очень короткая602330 Формула изобретения 1 НИИП Заказ 1725Тираж 1263 ПодписноеФилиал П ПП Патент,Ужгород, ул. Проектная,3дуга, 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 катод 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 Г, 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 Г, которая должна быть равна сумме электродинамической силы Г возникающей при взрыве контактных перемычек, и силы воздушной струи Г выходящей из сопла 3.Если Г: Г + Г, то наступает продолжительное короткое замыкание, устойчивость процесса резки нарушается и он может совсем прекратиться из-за полного короткого замыкания.Если Г ( Г,+ Га, , 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 производят 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 5 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 отрицательнозаряженных анионов кислорода в атомарныйкислород, 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-зачрезмерно высокой проводимости короткого графитированного электрода происходит его интенсивный разогрев, приводящий к расплавлению как электрододержателя 5, так и сопла 3. Способ электрической резки металлов, прикотором осуществляют электрический контакт графитированного электрода с изделием, пери- М одическое возбуждение дуги между электродоми 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 листок247 (3153) 31, 1967.