Неплавящийся электрод для дуговыхпроцессов

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 841871 Союз СоветскнкСоциал не тически кРеспублик(22)Заявлено 11.07.78(21) 2630651/25-27с присоелинением заявки РЙ -(53) УДК 621.791. .755(088.8) ао делам изабретеиий и открытийДата опубликования описания 30,06,81 М.Г.Фридлянд, М.З.Жижож, Н.А.Лебединская и(54) НЕПЛАВЯЩИЙСЯ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ДУГОВЫХ ПРОЦЕС ны ИзобрЕтение относится к области электродуговой обработки и может быть применено при плазменной резке, сварке,наплажке металлов их выплавке жметаллургии.Известны конструкции неплажящегося электрода, преимущественно катода, выполняемого ж виде стержня (актиж- . ной жстажки): цилиндрйческой формы, закрепленного, например, пайкой или прессовкой, ж медной жодоохлаждаемой обойме и предназначенного для работы ж различных плазмообразующих средах 1 1.Общим недостатком известных кон 1 струкций является низкая стойкость, электрода при высоких тепловых нагрузках на него, обусловленная тем, что теплоотвод От рабочей поверхности электрода и охлаждающей его щидкости, преимущественно воды, происходит только по цилиндру с диаметром, практически равным диаметру активной вставки. Изжестна конструкция электродатакже с цилиндрической активной жставкой, ж которой водоохлажпаемая поверхность обоймы выполнена параболической и экжидистантной с трубкойохлаждения 1 21.Недостатком этой конструкции является необходимость увеличения длиаКтИВНОИ ЖСтаЖКИт ЧтО, Ж СВОЮ ОЧЕОЕДЬ,ухудшает теплоотжод от нее.Изжестен неплажяшийся электоод дляПугожых процЕССОЖ СОДЕРжащий обоймус расположенной ж ней трубкой для подачи охлаждающей фазы. и закрепленную на торце обоймы активную жстажку,выполненную ж виде усеченного конуса,ссужающегося к рабочему торцу электрода и имеющего со стороны охлажденияуглублениеЯ,Однако эта конструкция хотя и повышает термосФойкость электрода, жсражнении с указанными выше не оптимальна, особенно при повышении тепложых нагрузок и ж сжязи с перегревом41871 510 5 20 25 30 Л 5 50 55 3 8 рабочей поверхности активной вставки и обусловленным этим ее выгоранием.Цель изобретения - повышение ресурса работы электрода путем увеличения его термостойкости при эксплуатации на повышенных тепловых нагрузках.Указанная цель достигается тем, что электрод снабжен корпусом и размещенной внутри него трубкой, установленными коаксиально обойме и образующими кольцевые полости для дополнительного охлаждения вставки, а углубление выполнено в виде шарового сегмента.На фиг,1 изображен предлагаемый электрод, общий вид; на фиг.2 - конфигурация активной вставки неплавящегося электрода, выполненной с заглублением и с боковым охлаждением.Неплавящийся электрод (фиг,1)состоит из водоохлаждаемого корпуса 1 и закрепленной в нем обойме 2 (на резьбе на конусной насадке и т.п,), выполненной из тепло-и электропровод- ного металла, как правило, меди высокой частоты. Электрод также содержит коаксиальные несообщающиеся внутренние полости 3 и 4, служащие для подачи охлаждающей жидкости к его рабочему участку. В обойме 2 плотно укреплена запрессовкой или пайкой актив. ная вставка 5, выполненная в виде усеченного конуса, сужающегося к участку привязки на ней приэлектродной области дуги. Поверхность 6 вставки, обращенная к полости охлаждения, въ- полнена с заглублением, преимущественно в виде шарового сегмента. Вставка 5 может быть как сквозной, т.е, непосредственно контактировать с охлаждающей электрод жидкостью, так и не- сквозной, и отделяться от этой жидкости прослойкой 7 из теплопроводного материала обоймы. Полости 8 и 9 в электроде предназначены для отвода охлаждающей жидкости после съема тепла с рабочего участка электрода.Предлагаемое изобретение основано на результатах расчетов на ЭВМ - 222 температурных полей в катоде и экспериментальных данных,полученных на укрупненно-лабораторной установке института "Гипроникель". Эти результаты показывают, что при токах дуги свыше 500 А тепловод от активной . вставки, вь 1 полненной в виде усеченного конуса в обойму, оказывается недостаточным: вставка перегревается, в значительной степени выгорает и работа электрода становится невозможной, Вставка с заглублением по предлагаемому изобретению обладает значительно меньшим тепловым сопротивлением, благодаря чему температура ее при прочих равных условиях на 150- 300 С ниже, чем у вставки без за 0глубления. физически это объясняется тем, что при наличии заглубленияуменьшается расстояние от рабочейповерхностивставки, воспринимающейфактически весь тепловой поток отдуги, до охлаждающей катод жидкостиили прослойки из теплопроводного металла между вставкой и этой жидкостью, Тепловой поток от дуги, первоначально направленный вдоль оси катода, как бы отражается от боковых поверхностей конуса и значительнаяего часть, регулируемая величинойзаглубления, направляется в радиальном направлении к периферии обоймы. В этом случае эффективным становится дополнительное боковое охлаждениекатода, осуществляемое наряду с центральным благодаря наличию двух полостей охлаждения, при этом обеспечивается снижение температуры водоохлаждаемой поверхности активнойвставки или прослойки обоймы еще на30 - 60, а теплового потока, отводимого через центральную часть этой 35 поверхности, на 1.5 - 257.,Активная вставка выполнена из графита марки С, запрессована в водоохлаждаемую медную обойму. Габаритыконусных вставок одинаковы с углом ЛО при вершине 0, лежащем в пределах45-60 , за исключением того, что воО вставке на фиг,2 выполнено заглубле-. ние в виде шарового сегмента высотой Н и диаметром основания с 1.В таблице приведены температуры в различных точках активных вставок обоих сравниваемых типов, полученные при использовании неплавящегося электрода в качестве катода дуги постоянного тока, горящей на токе 1000 А в смеси природного и углекислого газов, и коэффициента теплоотдачи к охлаждающей воде 210 Вт/м . град. Характер 5 2ные точки выбраны следующим образом: т.А - в центре рабочей поверхности активной вставки, на которой осуществляется привязка приэлектродной области дуги; т.В - на границе рабо5 84 чей поверхности активной вставки с медной обмоткой; т,С - на оси активной вставки на расстоянии Н от ее основания, соответствующем высоте шарового сегмента; т,О - на основании Температура в точках, ОС Катод Е А ВС 546 190 220 1785 3700 ПредлагаемыйИзвестный 305 340 820 2050 2980 15 дельных тепловых нагрузок и температур для материала вставки. Формула изобретения 20 Неплавящийся электрод для дуговыхпроцессов, содержащий обойму с расположенной в ней трубкой для подачиохлаждающей среды и закрепленную наторце обоймы. активную вставку, выполненную в виде усеченного конуса,сужающегося к рабочему торцу электрода и имеющего со стороны охлажденияуглубление, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения ресурсаработы электрода путем увеличения еготермостойкости при эксплуатации наповьппенных тепловых нагрузках, электрод снабжен корпусом и размещенной35 внутри него трубкой, установленнымикоаксиально обойме и образующими кольцевые полости для дополнительногоохлаждения вставки, а углубление выполнено в виде шарового сегмента.Ю Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Зсибян Э.М, Плазменно-дуговаяаппаратура. Изд - во "Техника", Киев,1971, с,80-82.2. Авторское свидетельство СССРВ 420222, кл,В 23 К 35/02, 1.975.3, Патент Австрии У 271653,кл. 21 К 38/О 1, 1969.1.Полученные в таблице данные приведены для катода с активными вставками, диаметры оснований которых состявляю соответственно 2 10 м и-з4,5 е 10 м с высотой 310 м и высотойНшарового сегмента для вставки пофиг.2, равной 1,51 О м.Аналогичные зависимости сохраняются .и для катодов, имеющих иные размеры и материалы вставок.Анализ данных, приведенных в таблице показывает, что в случае известного катода температура на рабочейповерхности активной вставки превышает температуру плавления графита,равную 3700 С, что исключает возможность его работы в наиболее выгодномдля указанной плазмообразующей смесирежиме постоянного возобновления иприводит к ее выгоранию,Работа предлагаемого электродазаключается в следующем.После подачи охлаждающей электродвОды через центральную и боковые полости, причем через центральную с интенсивностью, в 2,3 раза большей, чемчерез боковую, и подачи в дуговойпромежуток плазмообразующего газа зажигают дугу.Благодаря наличию заглубления наохлаждаемой стороне конусной активнойвставки и боковому (совместно с центральным) охлаждению электрод работаетбез выгорания и без превьппения пре 1871 6активной вставки на. расстоянии отоси, соответствующем радиусу основания шарового сегмента; т.Е - награнице основания активной вставкис медной обоймой.84 87,рода 7 Л,сувка Составителор К.Лембак Техред А ед Н. Швыдк аз 49 е к ауш дФилиал ППП "Патент", г.ужгброд, ул.Проектн/13НИИПИ Госудпо делам,и13035, Моск Тираж 1 рственног обретений а, Ж,ова Короек Подйис ССР омитета Соткрытийская наб