Способ плазменной обработки

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик(61) Допо;шительное к авт. св (22) Заявлено 11,07.78 (21) 2 нд-ву -0652,25-2 51) М.Кл.з В 23 К 9/16 присоединением заявки Государственный комитет СССР23) Приоритет -43) Опубликовано 07.07.81, Б елам изобретенийи открытий 53) УДК 621.791,947(45) Дата опубли ания описания 13,08.81 72) Автор нзобретев идлян вательский(71) Заявит ственный про инсти4) СПОСОБ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ вводят иси угСОо+С 1)(2) Предлагаемое, изобретение относится кобластями электродуговой, преимущественноплазменной, обработии и может быть применено в машиностроении лри сварке, резке, наплавке металлов и в металлургии приих выплавке.Известен способ плазменной обработкис использованием для плазмообразованиясмесей, содержащих газы, обеспечивающиепостоянное возобновление электрода в процессе горения дуги Ц.Недостатком этого способа является ограниченность его тэрименения, обусловленная тем, что в.качестве газов, обеспечиваю.шях .постоянное возобновление электрода, 15нопользуют только углеводороды,Известен таиже способ плазменной обработки, .при котором в качестве ллазмообразующего газа, используют среду, содер.жащую моноокись углерода и дополвительиые вещества, химичесни активные по отношению .к материалу электрода 21,Недостатком такого способа также является ограниченность его применения, обусловленная тем, что моноокись углврода 25применяют в количестве, не гарантирующемвыделение оптимального количества свободного углерода на поверхности электрода,Целью изобретения является обеспече.нане постоянства режима возобновления З 0 электрода путем устранения недостатка,и избытка свободного углерода.Указанная цель достигается тем, что расход моноокиси углерода поддерживают равным (1 - 6) 10-з л/А с.Химичестси активные веществаразличные, в том числе в виде двуок лерода,Возможность введения,наряду с онисью углерода (т, е.продукта неполного окисления углерода, постоянно, возобновляющего электрод) также и химически активных по отношению к нему веществ, в том числе и продукта полного окисления углерода, его двуокиси, определяется механизмом постоянного возобнонлення электрода из плазмообразующей ореды.Например, такая операция необходима для обеспечения стабильного горения дуги с локализованной,катодной областью нря яапользовании углеводородов в,качестве источника углерода, постоянно возобнов. ляющего электрод. При использования вместо углеводородов окиси углерода последняя,может служить источником углерода в результате прохождения диссоциа ций по двуи уеаищиямМежду смесями на основе углеводородов,или окиси углерода имеется пе принципиальное, а лдшь количественное,различие. В последнем случае меньшее количество избыточного углерода требует и соответственно меньшего содержания в смеси химически акгивного по опношению к,нему вещества. А это позволяет при прочих равных условиях повысить энтальпию и среднемассовую температуру газовой смеси иа выходе ее из плазматрона.Предлагаемый способ реализуют следующим образом. Зажигают плазменную дугу в моноокиси углеродарасход которой поддерживают в пределах (1 - 6) 10- л/А с в зависимости от природы вводимого далее в состав ллаамообразующей среды химически активного вещества, как правило, в аиде таза, После выхода дуги на режим с постоянным возобновлением электрода, производимому согласно авт. св. СССР Ма 479583, в плазмообразующую среду вводят химически активный газ в количестве, обеспечивающем поддержание этого режима, контролируемого по величине теплового потока в электрод.При использовании в качестве химически активного газа наиболее мягкого окислителя двуокиси углерода расход моноокиси углерода устанавливают ближе к нижнему пределу указанного вьвше диапазона, т. е. к 1 Х 10-ал/А с, при использовании ,наиболее интенсивного окислителя кислорода ближе к вврхнему, т. е. к 6 10 а л/А с. Г 1 ри выходе из этого диапазона 1 режим постоянного возобновления электрода нарушается либо из-за его разрушения в ,результате недостатка свободного углерода, либо из-за его неогракиченяого роста и нарушения локализации хатодной области и стабильности дуги в результате избытка свободного углерода,Пример 1.Зажигали плазменную дугу с катодом- подложкой,из гафния на токе 500 А в моноокиси углерода с расходом 1 10-л/А с (1800 л/ч). После выхода дуги на,режим с 10 15 20 25 30 35 40 45 50 резко снижается с повышением температу. ры. Реакция (2) проходит в области высоких температур, о чем свидетельствует иРс Ро резкое увеличение канстанты К = --- ,Рсо ее равновесие, ряд значений которых при веден в таблице. постоянным возобновлением катода из углерода - продукта диссоциации моноокиси углерода - в газовую атмосферу дуги вводили двуокись углерода с расходом 1200 л/ч, Дуга при этом горела стабильно, катод постоянно возобновлялся из углерода - продукта диссоциации его моноокиси, о чем свидетельствовала неизменность теплового потока в катод, определяемого калоримегрированием,Пр имер 2.Зажигали дугу на токе 500 А в плазма- троне с катодом-подложкой из,спектрально чистого графита в моноокиси углерода с расходом 5 10- л/А с (9000 л/ч). После выхода дуги,на режим с постоянным во. зобновлением катода в газовую атмосферу дуги вводили кислород с,расходом 2000 л/ч. Как и в иримере 1, дуга горела стабильно, лри постоянном возобновлении катода из углерода - продукта диссоциации его моно- окиси. Плазменная обработка по предлагаемому способу выгодно отличается от извеспной благодаря возможностями использования для плазмообразования отходящих газов химико-металлургического производства, содержащих наряду с моноокисью углерода также СО,и О. Это, с одной стороны, обеспечит экономический эффект благодаря, использованию газов с,практически, нулевой себестоимостью, а с другой улучшит охрану окружающей среды благодаря частичной утилизации вредных газов.Годовой экономический эффект составит 37,5 тыс. рублей на один плаэматрон,Формула изобретения Способ плазменной обработки, при котором в качестве плазмообразующего газа используют среду, содержащую моно- окись углерода и дополнительные вещества, химически активные по отношению к материалу элекпрода, о т л и ч а ю щ и й,с я тем, что, с целью обеспечения постоянства режима возобновления электрода, путем устранения недостатка и избытка свобод844178 Составитель Л, Суханова Техред А, Камышникова Редактор Т. Зубкова Корректор С. файн Заказ 984/768 Изд.459 Тираж 1148 Подписное НПО Поискэ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Тиа, Харьк. фил. вред. сПатеитэ Бого углерода, расход моноокиси углерода поддерживают равным (1 - 6) 10л/Ас,Источники ввформащии, принятые во внимание при эиопертизе; 1. Авторское свидетельство СССР428646, кл. В 23 К 9/16, 1973. 2. Патент США3307011, жл. 219-74,5 1967.