Электрод для дуговой и плазменной обработки

(511 В 23 К 35/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ тельство СССР 5/56,210375 тельство СССР 35/00, 1972 д по и, я тем,мости э из тит ьюержас я тем, циркония од по п. с ятем, гаФния. и т ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) 1.ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ДУГОВОЙ И ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ в защитных газах,содержащих азот, состоящий из держателя,выполненного из тугоплавкого материала, с размещенной на его торце активной вставкой, выполненной из веществ с малой работой выхода электронов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения диапазона рабочих токов, снижения тепловых потерь в электроде и улучшения стабилизации дуги во всех пространственных положениях, держатель выполнен из металлов 1 У А группы периодической системы элементов Д.И.Менделеева.2, Электро 1,.отли чающий с что, с цел снижения стон лектрода, д тель выполнен ана.3. Электрод по и. 1, о т л и ч а ю щ и й что держатель выполнен из4. Электр 1, отл ч ающи й что держа ель выполнен изИзобретение относится к дуговойи плазменной обработке металлов иможет быть использовано в дуговых иплазменных горелках для обработкина прямой полярности.Известен электрод для обработкиметаЛлон на прямой полярности, состоящий из циркониевого стержня снаконечником, выполненным из смесициркония и нитрита циркония и со,держащий от 5 до 9 азота 1 3. Этотэлектрод работает в диапазоне токовне выше 300 А и не обеспечиваетстабилизации дуги во всех пространственных положениях на всем диапазоне регулирования тока.Известен электрод для плазменнойобработки в защитных газах, содержащих азот, состоящий из вольфрамоногдержателя с активной вставкой, выполненной из Т 1, 2 г или НЕ 2 ),Этот электрод обеспечивает стабильную работу только при измененииконцентрации азота вместе с изменением тока на всем диапазоне регулирования,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кописываемому изобретению являетсяэлектрод для дуговой плазменнойобработКи в защитных газах состоящий из вольфрамового держателя сактивной вставкой на торце, н которой размещены вещества с малой работой выхода электронов (.3 3, Этотэлектрод обеспечивает стабилизациюдуги в узком диапазоне токов (до80 А), тогда как максимальная токовая нагрузка равна 500 А.Кроме того, при включении дуги намалом токе, например 15-20 А, дугастабильна и простанственно локализиронанаЕсли унеличить силу тока,стабилизация и пространственная локализация дуги на токоэлектроде сохраняется вплоть до максимально допустимых значений тока, Но при любыхизменениях тока в сторону его понижения стабилизация дуги и ее пространственная локализация нарушаются,Например, при использовании вольфрамового электрода с активнойвставкой из окисла лантана катод работает на токах до 500 А, а стабилизация и пространственная локализациядуги при изменении рабочего тока вобе стороны достигается только в диапазоне до 80 А.Цель изобретения - повышение диапазона рабочих токов, снижение тепловых потерь в электроде и улучшениестабилизации дуги во всех пространственных положениях на всем диапазоне регулирования тока, а также снижение стоимости электродов.С этой целью предлагается электрод, состоящий из тугоплавкого держателя, который выполнен из титана,циркония или гафния с размещеннойна его торце активной вставкой, выполненной из веществ с калой работойвыхода электронон.Такое исполнение электрода позволяет существенно повысить диапазонрабочих токов, значительно снизитьтепловые потери в электроде, улучшить стабилизацию дуги во всех пространственных положениях на всем диапа 10 зоне регулирования тока.Изготовление электрода иэ металлов 1 У А группы с активной вставкой,ныполненной иэ веществ с малой работой выхода электронов способствует15 повышению эмиссионной способностии локализации сатодного пятна врвсем диапазоне регулирования тока.о Тепловые потери в электроде снижаются при этом не менее, чем в 5 раз иэто позволяет полностью Снять охлаждение электрода. Значительно расширяется диапазон рабочих токов: до300 А на держателе из титана, до500 А на держателе иэ циркония идо 700 А на держателе из гафния.Существенным преимуществом заявленного электрода перед известнымиявилось сохранение стабилизации дуги,во всем диапазоне регулирования, такчто рабочий ток можно многократноменять н обе стороны, Например, надержателе иэ циркония была обеспечена стабилизацйя дуги как при увеличении силы тока от 50 до 500 А,так и при снижении тока в 10 раз35 (от 500 до 50 А), при использонаниив качестве вещества с малой работойвыхода электронов окисла церия. Вто время как при работе с наиболеераспространенными вольфрамовыми40 электродами для.локализации и стабилизации дуги электрод нужно периодически перетачиватьПредлагаемый электрод обеспечивает стабилизацию и пространственнуюлокализацию дуги на всем диапазонерегулирования при любой концентрации азота, н то время как известныйэлектрод стабильно работает толькопри изменении концентрации азотавместе с изменением тока,Предлагаемый электрод может работать при очень малых концентрацияхазота, так что в качестве защитногогаза можно испольэовать не только55.азот или смесь газов с малой добавкойазота, но также и технический аргонПростота обработки материала держателя (титана, циркония, гафния) всочетании с низкой стоимостью материала держателя, особенно титана,60 делают предлагаемый электрод чрезнычайно перспективным.Стабилизация и пространственнаялокализация дуги связана с локализацией катодного пятна на соединении,65 образованном на поверхности активной639201 Редактор С.Титова Техред Ж.Кастелевич Корректор В.Бутяга Тираж 1106 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 10793/2 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул.Проектная, 4 вставки. Для образования необходимого соединения держатель должен бытьизготовлен из металлов 1 У А группы,активная вставка должна быть выполнена иэ вещества с малой работой выхода электронов, а защитный гаэ должен содержать азот,Такое исполнение электрода обеспечивает расширенный диапазон рабочих токов, значительное снижениетепловых потерь в электроде, стаби Олиэацию и пространственную локализацию дуги во всем диапазоне регулирования с воэможностью многократного изменения тока в обе стороны.Исследования показали, что в качестве веществ с малой работой выхода электронов, используемых в активных вставках, могут применяться редкоземельные элементы или их окислы.Выполняя держатель из металлов1 У А группы, было установлено следующее. Размещением активной вставкив любом наперед заданном месте наторцовой или цилиндрической поверхнОсти стержневОго держателя можнодостичь строго определенного пространственного положения дуги: ось дуги всегда расположена по нормали кповерхности активной вставки . Этообстоятельство позволяет располагать активную вставку в любой точкеповерхности электрода, создаватьэлектроды любой самой сложной формы(охлаждение электрода не требуется)и производить дуговую и плазменнуюобработку материалов любой конфигурации в самых труднодоступных местах. Были изготовлены цилиндрические стержневые электроды из титана, циркония и гафния диаметром 4 и б мм с активной вставкой из окисла церия. Окисел церия был эапрессован в глуО хое отверстие на торцовой поверхности электрода, глубина отверстия 4 мм, диаметр 1,5 мм.Испытания электродов проводили в смеси с аргоном азота при концентрации азота в смеси не выше 1.Электроды испытывали в следующем режиме: вначале дугу возбуждали на токе 20 А, затем плавно увеличивали силу тока до определенного значения и дугу выключали, Следующее включение производили снова на токе 20 А. Регулировку тока от 50 до 700 А производили через 50 А с последующим выключением дуги, т,е. дугу выключали на токах 50, 10, 150 700 А. Испытания показали следующее: все электроды работают в режиме ста-. билизации и пространственной локализации дуги во всем диапазоне регулирования, так что при использо" вании данного конкретного электрода (титанового, циркониевого или гафниевого) рабочий ток можно многократно изменять в обе стороны.Максимально допустимые значения тока на электрод составили: для титанового электрода - 300 А, для циркониевого электрода - 500 А, для гафниевого электрода - 700 А. Все электроды прошли испытания на максимально допустимых значениях тока в течение 5-7 часов.