ZIP архив

Текст

)5 О Е К АВ пода- огранной ейст- иями я плазмотрон косвенпотенциал ) позволяет работку масти в широботки, т.к. ко ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) АНИЕ ИЗОБРКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) В 1 спаг 6., Майаг Г, Рочгз пз 1 а Ка ел)с Я. р 1 азао.-ЧагИпа Тесппйа, 1982, М 31, Я. 1-2,Кулагин И,Д., Николаев А;В. Дуговая плазменная струя как источник теплоты при обработке материалов, Сварочное производство, 1959, М 9, с, 1-6,Стельмах Г.ПЧесноков Н,А., Сахнев А,С, Об особенностях теплообмена в канале секционного газового электродугового подогревателя. - Инженерно-физический журнал, 1966, т,Х, гк 4, с. 508-5.Крапошин В,С, Термическая обработка стали и сплавов с применением лазерного луча и прочих прогрессивных видов нагрева. Металловедение и термическая обработка, Т. 21. Итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР, М. 1987 с. 144-206,Известна конструкция плазмотрона прямого действия РВ 104, применяемого для поверхностной закалки. Конструкция данного плазмотрона позволяет осуществить быстрый нагрев закаливаемой поверхности материала и образование упрочненного слоя определенной глубины с более высокой твердостью по сравнению с исходным состоянием. Недостатком данного плазмотрона является оплавление поверхности материала, что обусловлено наличием на поверхности активного пятна плазменной дуги при нагреве плаэмотроном прямого(57) Использование. металлургия, поверхностная закалка материалов. Сущность изобретения: плазмотрон косвенного действия для поверхности закалки материалов с секционированной межэлектродной вставкой и соплом содержит сужающуюся вхОдную конусную и выходную цилиндрическую части, отношение диаметра канала к диаметру выходного отверстия српла выполнено впределах бк/ос=2,0.4,0, а отношение длины цилиндрической части к длине отверстия сопла выполнено в пределах к/1 с=0,25.,0,50. Конструкция плазмотрона повышает плотность тепловой мощности и скорость охлаждения обрабатываемого материала, 1 ил., 1 табл. ействия (положи тся на изделие),ичивает при бработки плазмо ия для изделий с качеству поверх Известна так она ИМЕТ. Д ого действия (и одается на сопл осуществлять пове ериала без оплавл м диапазоне ртельный потенциалДанный недостатокменение плазметронами прямого двысокими требованности,же конструкцианный плазмотоложительныйо плазмотронархностную обения поверхноежимов обра, активное пятно плазменной дуги находится мощность, подводимая к плазмотрону, Для не на поверхности обрабатываемого мате-. плазмотронов с секционированной меж. риала. Недостатком данного плазмотрона электродной вставкой - плазмотрона - проявляется мощность (до 10 кВт) и низкий ре- тотипа и разработанного КПД плазмотрона сурс работы в связи с быстрым выходом из 5 л=0,45-0,50, что обусловлено долей полной строя сопла и катодного узла, а также низ- подводимой тепловой мощности (определякая стабильность работы, емой режимом электропитания), уносимойНаиболее близким по технической сути и . водой, охлаждающей отдельные конструкдостигаемому результату является выбран- тивные элементы - анодный и катодный узный в качестве прототипа плазмотрон кос лы, секционированную межэлектродную венного действия с секционированной вставку, КПД плазменной струи определяетмежэлектродной вставкойй "отношением ди- ся потерями энергии на излучение и нагрев аметра канала вставки дкдиаметру отвер- окружающего струю атмосферного воздуха, стия сопла б, равным дЙ=1(3). Данный, Установлено,что при малых расстаянияхот плазмотрон характеризуется высокой ста среза сопла до нагреваемой поверхности бильностью работы, высоким КПД(до 75 ф 6), (4-6 мм) для плазмотрона-прототипа (при высокой мощностью (до 50 кВт), высокой эн- бс=б" 15-20 мм) у=0,65, а для разработантальпией нагреваемого газа плазменной ного(прид-8 ммиб=15-20 мм)- цс=0,98.струи (благодаря протяженного дугового Следовательно, при одинаковой полной подстолба, что увеличивает время пребывания 20 водимой тепловой мощности 0=30000 Вт эфнагреваемого газа в канале), высоким ресур- фективная тепловая мощность плазменной сом работы"(благодаря автономному охлаж- струи составит: для плазмотрона - прототидениюотдельныхэлементов - катода, анода. па - ц,=9750 Вт, для разработанного - секционных вставок) (чертеж). оэ 14700 Вт.Недостатком данного плазмотрона в 25 Плотностьтепловоймощностир=цэ/Знслучае применения для поверхностной за- составит:. калки является низкая концентрация. ввода для плазмотрона - прототипа щ=3,110 .тепла (концентрация, теплового потока) и в Вт/см;результате этого, низкие значения скоро- . для разработанного - ц=0,810 Вт/см 2.сти охлаждения поверхностных и подпо- З 0 Повышение плотности тепловой мощ верхностных слоев нагреваемого металла, ности на два порядка для разработанногочто не обеспечиваетполучениетребуемойплазмотрона изменяет тепловые свойства твердости закаленной структуры упрочнен- плазменной струи как источника нагрева маного слоя, : " -. :териалов и позволяет считать ее высококонЦелью изобретения является повыше- З 5 центрированным источником нагрева (4) сние качества закалки за счет повышения реализацией в нагреваемом металле сверхплотности тепловой мощности плазмотрона . быстрых процессов закалки с более высоким и скорости охлаждения материала. уровнем твердости, недостижимым при наПоставленная цель достигается тем,.что греве обычными источниками тепла (печконструкция плазмотрона включает сопло с 40 ным, дуговым, токами высокой частоты).входным сужающимся конусным и выходным Выбор указанных интервалов измене- цилиндрическим участками, отношение диа- ния конструктивных параметров плазмотрометра канала к диаметру выходного отвер- на обусловлен следующим. Повышение стия сопла изменяется в пределах соотношения дйс выше верхнего предела б/д=2,0-4,0, а отношение высоты цилинд (бй"4,0) вызовет сильный разогрев сорического участка канала сопла 1 ц к высоте плового анодного узла, что приводит к сниканала сопла 1 - в пределах 1 ц/1=.0,25-0 50 жению ресурса работы плазмотрона из-за (фиг, 2).. снижения теплостойкости сопла, СнижениеНагрев материалов плазменной струей соотношения бй ниже нижнего пределаплазмотрона осуществляется путем пере (б/0=2,0) не обеспечитдостижениетребудачи эффективной тепловой мощностй емой высокой плотности тепловой мощно- струи оэ= л г/ О через площадь пятна на- сти струи из-за увеличения площади пятна грева 3, которуюсдостаточнойдля практи- нагрева и снижения КПД струи (в связи с ческих целей точностью при малых потерями тепловой мощности на излучение расстояниях от среза сопла до обрабатыва и нагрев атмосферного воздуха). Повышеемой поверхностиможно представить как ние соотношения 1 ц/с выше верхнего преплощадь сечения выходного отверстия со- дела (1 ц/1-0,50) также снизит ресурс пла Я; - л с 6/4. Здесь ц - КПДплазмотро- работы сопла из-за его перегрева. Снижена д - КПД струи 0 - полная тепловая нйе соотношения/1; ниже нижнего преде1815067 личия",20 таким высококонцентрированным источниП р и м е р (конкретное выполнение). ком нагрева обеспечивает получение очень Плазмотронами двух конструкций - по кон высоких значений твердости, недостижиструкции-прототипу и предлагаемой конст-: мых при традиционных методах термичерукции выполнялась поверхностная: ской обработки (максимальная твердость обработка пластин размером 200 х 100 мм 25 стали 45 при печнойзакалкеизакалкетокатолщиной 40 мм из стали 45. Режимы обра- ми высокой частоты составляет НЧ 610-650). ботки плазмотронами: для сопоставлейиявыбиралисьодинэковыми:ток 40 ОА, напря- Ф ор мул а и зоб р е те н и я жение 80 В. скорость перемещения плаз- Плазмотрон, содержащий секциониромотрона (скорость обработки) 30 м/ч., 30 ванную межзлектродную вставку и сопло с расход плазмообрабатывающего газа(арго- цилиндрическим выходным участком канана) 2 3 мэ/ч, расход охлаждающей води ла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 2,0 м /ч, расстояние от среза сопла до об-повышения качества закалки путем повырабатываемой поверхности 5 мм, Значенияшейия плотности тепловой мощности и ско 35 рости охлаждения материала, канал сопла плотности тепловой мощности для сравниваемых плазмотронов приведены выше(из- выполнен с входнйм конусообразным учаменение плотности тепловой мощности для . стком, сужающимся в направлении к цилинразработанной конструкции плазмотрона дрической поверхности выходного участка при изменении указанных конструктивных: канала, при этом отношение диаметракана- . параметров в установленных пределахсо ла межэлектроду 1 ой вставки к диаметру циставляет 420 и сохраняется надостигнутом линдричеСкого участка канала находится в высоком уровне ср=(0,65-0,95) 10 Вт/см). пределах 2,04,0, а отношение высоты циЭффективность плазменного нагрева е линдрического участка канала сопла к высо- целью поверхностного упрочнения закал- . те канала сопла - в пределах 0,25-0;50. 1 Лс Вьиота от. воротил со ил, мм Ь Высоуево. лиищйее свой ювстВ,Конструкция Дивметр кл. плвемотро- нвлв, бс ммнв Скорость оклелМеннл,фснДиаметр отверстия со.плее лс мм ог 1 0.7 1 ОЕ Э.2 1 Ов 6.6 гве 5.0 10 е З.В 104 В.т 106 В,т 106 Вт 1 Ф зо 20 ПрототипПресле гве. ммл 16 1616 1 В 1 В 1 о го в В 2 О вго 020 В 2 О 02 О 2 В ЭЭ 26 зз Зо 27 в 6 040 0.40 " 0,40 О;40 0.40 .0.60 О.125 О,75 в .10 5 4 12 6 6 6 6 з.з 2.0 4,0 5,О 17 зл Э,Э з;з з,з 20 2 О 2 О 20 20 го го 20 20.ла (1 ц/с=0,25) приведет к нарушению ста- ки)оценивалисьопределениемэксперимен- . бильности работы иэ-за ухудшения газоди- тальных значений скорости охлаждения понамических параметров плазменной струи. верхности, а также твердости поверхностиПредложенная совокупность признаков 5 по Виккерсу. Результаты экспериментов в по предлагаемой конструкции плазмотрона зависимости от конструктивных параметспособствуетповышению плотноститепло- ров плаэмотронов приведены в таблице. вой мощности струи, и, кроме того, прояв- Там же приведены данные по ресурсу раболению нового технического свойства - . ты плазмотронов(время непрерывной рабосверхвысокой скорости охлаждения, обус ты до выхода из строя).ловленной высокой концентрацией тепло- Как видно иэ таблицы, плазмотронвого потока по взаимосвязи с несколькими предлагаемой конструкции при изменении признаками - выходным сужающимся отвер- его конструктивных параметров в установстием сопла и высотой его цилиндрического ленных пределах по сравнению с прототиучастка и отличающуюся подостигаемомуре пом, обеспечивает на два порядка большую . зультату предложенную конструкцию как от плотность тепловой мощности, и, тем сапрототипа, так и от аналогов. Следовательно, мым, обуславливает повышение скорости данное техническое решение соответствует охлаждения нагреваемой поверхности макритериям "новизны" и "существенные от- териала также на два порядка, Обработка, ул,Гагарина. аказ 1608 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5

Смотреть

Заявка

4913869, 29.12.1990

МАРИУПОЛЬСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ПИРЧ ИГОРЬ ИВАНОВИЧ, САМОТУГИН СЕРГЕЙ САВЕЛЬЕВИЧ, ПСАРАС ГЕОРГИЙ ГЕННАДЬЕВИЧ, ПЕТРУНИЧЕВ ВАСИЛИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: B23K 10/00

Метки: плазмотрон

Опубликовано: 15.05.1993

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1815067-plazmotron.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Плазмотрон</a>

Похожие патенты