Способ плазменно-дуговой резки

Союз Советскиз Социалистических Республик(22) Заявлено 04.0179 (2 ) 2706597/25-27 В 23 К 31/10 с присоединением заявки йф(23) Приоритет Государственный комн тет СССР о делам наобремннй н открытнй(54) СПОСОБ ПЛАЗМЕННОДУРОВОЙ РЕЗКИ Изобретение относится к плазменной обработке электропроводных материалов, а именно к поточной плазменной резке металлов в химически активных плазмообразующих.слоях и можетбыть применено в других видах плазменной обработки электропроводныхматериалов, особенно при необходимости выполнейия большой последовательности повторяющихся циклов обработки,например при плазменной поверхностной зачистке, плазменномеханическойобработке или плазменной сварке.Известен способ плаэменнодуговойрезки на постоянном токе прямой полярности, при котором анодное пятносжатой дуги последовательно переме-.щают с иэделия на дополнительныйанод и с дополнительного анода наизделие,20При таком способе плазменной резкипроцесс осуществления последовательности повторяющихся резов конечнойдлительности является по сути. после- .довательностью циклов включения,горения и выключения дуги 13.Это ухудшает условия работы термохимических катодов и снижает ресурсработы катода и плазмотрона, таккак в процессе иногократного зажигания и выключения дуги катод подвергается циклическим тепловым ударомс чрезвычайно высокой скоростью изменения теплового потока на рабочейповерхности катода.Тепловые удары приводят к катастрофическому разрушению (,испарению,растрескиванию, уносу капель расплава) защитной пленки вещества, образовавшегося на рабочей поверхностикатода в результате взаимодействияс кислородом и азотом,В момент начала реза при условии, что зазор между дополнительным анодом и разрезаемым изделием равен нулю, плазмотрон не может двигаться в направлении резки вплоть до полного прорезания изделия. В процессе прорезания расплавлецный металл и отраженный поток газов направлены на плазмотрон, что приводит к резкому повышению вероятности образования "двойной дугин, При окончании реза в момент. перехода анодной области цуги на дополнительный анод заготовка еще не прорезана в нижней части. Всвязи с этим рез: в начале и р конце имеет низкое качество, а процесс начала резки и ее окончания-характеризуется низкой надежностью работы плазмотрона.Если ОО, то в момент начала реза иэ-за колебания анодного пятна в зазоре между анодом и иэделием наблюдается также неравномерное 5 расплавление изделия. При попытках перемещения плазмотрона вдоль линии реза часто возникает обрыв дуги.При окончании реза в этом случае анодное пятно преодолевает зазор д" 1 О и закрепляется на аноде, как правило, в тот момент, когда изделие еще не прорезано до конца. Если же увеличитьД до величины, равной трем-четырем диаметрам канала сопла, то режим плазменной резки без выключения дуги .ста нет вообще невозможным.Таким образом, известный способ плазменной резки без выключения дуги с использованием дополнительного анода. находящегося под одним потенциалом . 29 с разрезанным и."делием, не позволяет осуществлять качественную и надежную . резкуЦель изобретения - повышение ресурса работы катода и качества резки пу- д тем исключения режима "двойного дугообразования" и обрыва дУги.Для достижения указанной цели в способе плазменнодуговой сварки ток, подводимый к дополнительному аноду и З ток, подводимый к изделию, регулируют, выдерживая соотношениеЗО + 3 а = 3. = Сопя.1 где Зц - ток на дополнительный анод;З, - ток на изделие;3 - заданный ток резки.Для снижения затрат электроэнергии при времени одного реза, существенно меньшем, чем промежуток времени между двумя резами, необходимо 40 фиксировать плазмотрон в интервале между двумя резами неподвижно на аноде при одновременном снижении тока.На чертеже приведена схема реализации предлагаемого способа. 45Предлагаемый способ полностью исключает обрыв дуги при переходе с дополнительного анода на иэделие и обратно.Самым общим приемом реализации що предложенного способа является питание дополнительного анода 1 и изделия 2 от различных управляемых источников питания 3 и 4, минус которых подключен к катоду 5 плазмотрона 6 Согласно предлагаемому способу в начале реза дуга зажигается на анод 1 и питается током от источника 3. В этот момент при й = 0 ток дуги равен За=Э . При начале перемещения дуги по зазору Юмежду анодом 1 и изделием 2, т.е, 60 при сО заьыкается цепь катода 5 плазмотрона б, изделия 2 и источника питания 4При этом ток через источник 3 снижают, а ток через источник 4 увеличивают так, чтобы для любого ,65(Оф) сумма токов Зр и Зо, оставалась постоянной и равной заданному току Л . Несмотря на то, что сжатая дуга пересекает зазор 6, ток в дуге остается постоянным по величине и, следовательно, полностью исключается возможность обрыва дуги. В результате обеспечиваются условия качественной резки изделия как в начале реза, так и в конце.П р и м е р. Производят резку стального листа толщиной 100 мм посхеме, изображенной на чертеже. В качестве дополнительного анода 1 используют медный водоохлаждаемый вращающийся анод. В качестве источников питания 3 и 4 применяют серийные установки типа АПРУ 4. В цепях источников питания 3 и 4,соединяющих "+" источников с анодом 1 и разрезаемым листом 4, а также в цепи суммарного тока были установлены датчики тока, соединенные с программным регулятором тока, который изменял ток по следующей программе.Значение тока 3 при экспериментах составляло 3 = 500 А. Плазмотрон перемещали с анода на стальной лист через зазор О = 8-12 мм со скоростью резки 3-4 мм/с. Время регулирования тока составляло 2-4 с, Во время пересечения дугой. зазора ток в цепи источника 3 уменьшали от 500 А до О, а в цепи источника 4 увеличивали от 0 до 500, так что в любой момент времени суммарный ток составлял 500 А. Ресурс работы серийного гафниевого катода на таком токе при диаметре сопла 5 мм и расхода плазмообразующего воздуха б м 3 ч составил в среднем 16,5 ч в то время, как при повторно-кратковременном режиме работы на токе 500 А ресурс катода из гафния составляет в среднем 0,75 ч. Экономический эффект от использования предлагаемого способа складывается из экономии катодов и сопел, а также от повышения качества и производительности процесса резки. Экономический эффект на одну установку, работающую в 2 смены с коэффициентом загрузки 0,5, составляет 3200 р. в год.Формула изобретенияСпособ плазменнодуговой резки на постоянном токе прямой полярности, при котором анодное пятно сжа; той дуги последовательно перемещают в иэделия на дополнительный анод и с дополнительного анода на изделие, отличающийся тем, что, с целью повышения ресурса работы катода и качества кромок путем . исключения режима "двойного дугообразования" и обрыва дуги, ток, под.принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР5 Р 425754, кл. В 23 К 31/10, 01.04.71. Зс +Эц, =3 = Сопягде 3 ц - ток на дополнительный анод,Составитель Л. Сухановаова Техред Ж. Кастелевич Корректор В. Бутяг едактор Е.Сп 1148енногоетений5, Рауш Заказ 1115/16ВНИИПИ исное о л 0355 ск лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж Государст делам изоб Москва, Ж Под митета СССР ткрытий я наб д. 4