Установка для плазменно-дуговой резки

О и И С А"НИ-Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскнхСоцналнетнческихреспублик ц 716746 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.947 (088.8) Дата опубликования описания 25,02.80 И. С. Шапиро, 3. М. Баркан н А. П. Королев4Изобретение относится к устройствам, используемым в сварочной технике, в частности к устройствам для плазменно-дуговой режи, обеспечивающим выполнение процесса режи при нестационарных режимных параметрах процесса. Известна установка для плазменио-дуговой резки, обеспечивающая выполнение процесса резки прн питании дуги импульсным током 111. тп В известной установке изменение величины тока по периодическому закону обусловливает изменение по такому же закону давления в кв.мере плазмотрона, которое возрастает при увеличении рабочего тока и соответственно уменьшается прн снижении тока режущей дуги. Однако прн использовании данной установки изменение давления в камере плвзмотрона по существу является сопутствующим эффектом, связанным с различной степенью дросселирования столбом дуги выходного отверстия сопла плаэмотрона при горении дуги иа токе импульса и токе паузы,2В известном устройстве периодически повторяющееся изменение давления в камере плазмотрона связано с амплитудными значениями тока в импульсе и в паузе. Чем больше разин. ца между указанными величинами, тем более существенно меняется давление в камере плазмотрон, Между тем возможность повышения амплитудного значения тока в импульсе огра. ннчиввется вероятностью двойного дугообразования в канале сопла дугового плазмотрона; что в свою очередь обусловливает выход его из строя.Известна установка для плаэменно-дуговой резки, содержащая плазмотрон, источник питания, систему газопитания, состоящую иэ баллона со сжатым газом, редуктора и газоподводящего тракта (шлангов), причем в газоподводящем тракте установлена дросселирующая дюза, обеспечивающая при соответствующем выборе ее диаметра повышение давления в камере формнроввни режущей дуги 2. Повышение давления в камере плазмотрона обеспечивается в известном устройстве эа счет увеличения ра. нчего расхода плазмообраэующего газа,ные механизмы 12 и 13 регулирования проходного сечения дюэ связаны с регулирующик которому в .свою очередь параллельно подключены исполнительные механизмы 13 и 12. лирующих дюз обозначено как Г . Максималь. 3 716746 4Однако УСтановка необесйетавает йззмгене-.к обрабатываемому изделию 1 О, Исполнитель.ния давления в камере формированйя дуги поПЕрИОдИЧЕСКОМу ЗаКОНу В"ПРОцсоССЕ 1)ЕЗКИ,Между тем подобное изменение способству- . ми телами (на чертеже не показано) дюз 5 и 4ет повышению качества кромок реза. Поэтому5 соответственно, Задатчик (регулятор) временииспользование известной установки обусловли , 14 связан с распределительным устройством 15,вает сни)кение технико-экономических" показателей процесса резки.Известна установка для плазменно-дуговой . Изменение расхода плазмообраэующего гаРезки, содержащая плазмотрон, источнйк тока, 10 за во времени т обозначено как О,; а измесистему газопитания с распределительным уст. " некие во времени проходного сечения дроссеройстгвом и с двумя регулируемымн дросселирующими дюзами, установленными перед каме. ные проходные сечения дросселирующих дюзрой формирования дуги плазмотрона и связан. 5 и 4 обозначены как Р и Р 4, а минимальными с распределительным устройством 131, 15 ные пооходные сечения чкаэанных дюз обоэнайе ИЦель изобретения - повышение производи- чены как Р и Р+, Время, в течение которотельности обработки и расширение диапазона - го дросселирующая дюза 5 полностью открыта,режимов, гарантирующих получение качествен- а проходное сечение дросселирующей дюзы 4 -ных кромок при постоянном расходе плазмо Р 4, обозначено тв, в течение которого дросИобразующего газа, путем изменения температу. 20 селирующая дюза 4 полностью открыта, приры пристеночного потока газа в камере фор- этом проходное сечение дросселирующей дюзымирования дуги и изменения положения анод - Ру . С изменением вышеуказанного проного пятна в полости реза. ходного сечения дросселирующих дюз связаноПоставленнаяцель достигается тем, что дю- изменение давления Р в камере 7 плазмотроКзы установлены в системе газопитания после. 5 на б, Его минимальное значение обозначено как-довательно, причем одна из дюз установлена Р а максимальное - Р Соответственно Ьна большем расстоянии от плазмотрона, чем Р=Р, - Р,; изменение рабочего. напряжения надругая, а распределительное устройство выпол- . дуте обозначено как О, при этом минимальнено в виде задатчика времени и регуляторов ное напряжение 0, а максимальное-Ой. Разнипроходного сечения дюз, ца между указанными величинами обозначенаНа фиг. 1 показана предлагаемая установка, как д 11общий вид; на фиг. 2 - блок-схема устрой- Установка работает следующим образом. Приства, обеспечивающего изменение давления в открывании баллона 1 с газом давлением газакамере формирования дуги; на фиг. 3 - тра на редукторе 2 устанавливают требуемый расфики, характеризующие Изменение во времени 35 ход плазмообразующего газа, который поступарасхода нлазмообразующего газа, сечения дрос- ет в камеру формирования плазменной дуги 7селирующих дюз, давления в камере формиро- плазмотрона 6 по газоподводяще 1)4 у трактувания дуги и напряжения дуги; на фиг, 4 - (шлангу)3 через дросселирующие дюзы 4 и 5.графикй;арЫтеризоуййт 04 евлияниерасстояния1 От источника питания 11 подают напряжениемежду дросселирующими дюзами на изменение 40 На цепЬ "эЛектРоД-изДелие" и возбуждают плазразницы между максимальными и минимальменную дугу 9 между электродом 8 и обрабаными значениями давления в камере форми- тываемым изделием 10. Задатчиком времени 14рования дуги и напряжения на дуге при исполь устанавливают требуемое время изменения прозовании предлагаемой установки.:ходного сечения дросселирующих дюз 5 и 4.Установка содержит баллон 1 со сжатым 4 з При этом через распределительное устройство 15газом, на котором установлен редухктор 2; свя-сигнал постуттаетна исполнительные механизмыванный е газопощзолящим трактом 3. Послед грегуляторы) 12 и 13, Устройство ойеспечива.НИИ ВСВПМ ОЧЕрадЬвпзОСЛЕЧдапйатЕЛЬНОгеииваиЕт таКОй йлряПОК ИЗМЕНЕНИЯ ПрОХОдНОГО СЕЧЕ.с регулируемыми дросселирующими дюзами 4 ния дросселирующих дюз, при котором минин 5, которые установлены на различном рас мальному проходному сечению какой-то однойстоянии от плазмотрона 6. Дросселйрующая,.дюзы соответствует момент времени, при котодюза 5 установлена на"минимальиом рассутоьянии ром проходное сечение во второй дюзе максиот камеры 7 плазмотрона, адросселйрующая малько, Если в течение времени тпроходноедюза 4 установлена на расстоянии 1.от камеры сечение дросселирующей дюзы 4 имеет величияплазмотрона. Электрод 8 связан через дугу 9 5 ну равную РЧ, то в течение этого же временипри ее горении с обрабатываемым изделием 10. проходное сечение дросселируюшей дюзы 5 подСоответственно один из полюсов источника пи. держивают Равным Г . Последующее изменетания 11 подведен к электроду 8, а второй - ние проходного сечения просселирующих дюз5 .71674 в течение времени т, обеспечивает уменьшение проходного сечения дюзы 5 до значения. РХф и увеличение проходного сечения дюзы 4 до значения Р, . Время переходного режима обозначено как т, Минимальные и максимальные проходные сечения дросселирующих дюэ принимают равными между собой, т.е, Р =Р.,1а аа Е,-Р,. При этом размеры проходнйх сечений Р. = Р, принимают равными сечению вво. да газа в камеру плаэмотрона, а сечений Р= 1 ОП =Р принимают в 8 - 10 раз меньше сеченияр / отверстия сопла плазмотрона. При этом 4 такрМ же равно 8 - 10. Так как проходное сеченйе вгазоподводящем тракте поддерживают все время постоянным, то данное обстоятельство обес 15 печивает постоянство расхода нлазмообразующего газа О, во времени т, Однако за счет такого изменения порядка работы дросселирующих дюз обеспечивают изменение по периодическому . закону давления Рв камере формирования 20 плазменной дуги 7 при постоянном значений расхода газа О, и неизменном значении тока режущей дуги. При этом максимальное давление в камере Р, получают тогда, когда близраеположенная к камере дросселирующая дюэа 51 имеет минимальное проходное сечение Г дросселирующая дюза 4, находящаяся иарасстоянии 1., имеет максимальное проходное сечение Р 1 Соответственно увеличение проходного влечения дросселирующей дюзы 5 до значения Р и уменьшение проходного сечения дросселирующей дюзы 4 до значения 6 обуславливает уменьИшение давления в камере до величины Р,. Та. кое изменение давления в камере обусловли , вает изменения температуры плазмообразующего газа в камере 7.Когда дросселирующая дюза 5 имеет миниПмальное проходное сечение Е-, то,. температура газа в камере 7 возрастает на большую величи-, Ну (эа счет конвективного теплообмена плазмо образующего газа с внутренней полостью камеры), чем в том случае, когда минимальное сечение имеет дюза 4. Если в первом случае прогрев плазмообразующего газа ограничивают объемом, подаваемым в камеру 7; то во втором 45 случае объем прогреваемого газа увеличивают за счет добавления к нему объема, находящегося в газоподводящем тракте (шланге) длиной 1., т.е. второй случай как бы эквивален тен увеличению габаритных размеров камеры 50 плазмотрона.Это изменение давления в камере 7 по це. риодическому закону характеризует следующий цикл изменения давления Т=Т, + Ь + т а так как время переходного режима устаиав ливают весьма незначительным, то с достаточной точностью полагают, что Т=т+ т Изменение ;давления в камере формирования плазменной дути 7 вследствие разной температуры газаобусловливает изменение скорости пристеночного потока газа, электрически и термически отшнуровывающего плазменную дуту 9 в кана. ле сопла плазмотрона. Чем выше скорость при. стеночного потока газа, тем больше он сжимает дуту, что в свою очередь обусловливает увеличение напряжения на дуге О . При этом напряжение возрастает до О, при повыцении давления до Р, и соответственно его значение падает до О при уменьшении давления до Р,. Чем больше длина газоподводящего тракта 1.,тем больше разница Ьр = Р, - Р, и соответственно разница ЬО = О, - О,. Выбор соответствующего значения длины 1. обеспечивает регулирование разницы между О, и О, при установленных значениях т, и т Изменениенапряжения на дуге вследствие разной степени сжатиястолба дуги означает изМенение проникающейспособности дуги в процесее резки. Повышениенапряжения на дуге при постоянстве прочих режимных параметров процесса: величины тока,расхода газа и скорости перемещения плазмо.трона означает увеличение глубины погруженияанодного пятна в полости реза. Уменьшение на.ряжения означает уменьшение глубины погружения анодного пятна в полости реза. Такимобразом, предлагаемая установка обеспечиваетизменение положения в полости реза анодногопятна по периодическому закону с частотой=т +,Использование предлагаемои установки дляплазменно-дуговой резки обеспечивает повышение производительности при выполнении резательных работ на 25 - 30%. При этом отсутствие локализации анодного пятна и большая егО подвижность в полости реза в свою очередь спо.собствует повышению качества кромок реза иобеспечивает расширение диапазона так называ.емых "безгратовых" резов.Использование предлагаемой установки обеспечило расширение диапазона получения реэовна 40-б 0%,Формула изобретения Установка для плазменно-дуговой резки, содержащая плазмотрон, источник тока, систему газопитания с распределительным устройством и с двумя дросселирующими дюзами, установленными перед камерой формирования дуги плаэмотрона и связанными с распределительным устройством, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения производительности ирасширения диапазона режимов, гарантирующих получение качественных кромок при постоян,йом" расходе йлазмообразующего газа, путем -"ЪВФВФФ ЮЪФВЗЯФВЮУЙТ.за в камере формирования дуги и изменения йоложения нодного пятна в полости реза; дюж установлены в системе газопитания последо.вательйо; прйчеМ одна- йз дюз установлена йа большемрасстояний от йлазмотройа "чем дру.гая, а распределительное устроиство выйолненов виде задатчика времейи и регуляторов проходных сечений дюз. 8Источники информации,"прннятяе во" внимание при зкспертизе1. Шапиро И, С. и др. Плазменно-дуговаярезка импульсным током, Сварочное производ.5 ство, 1972; У 1, с, 30-33.2, Шапнро И, С. и др, Установка для плаз.менно.дуговой резки. - Сварочно производство,1976, И.7, с. 19-21.3. Йатейт Японии Мф 44 - 19704, кл. 12 В 52,10 1969.ЖЯф 4.".Ы- ЖййЖР"-ЪйжЫ:ФМдписное 9715/12 ., Тираж 1160 П ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам "изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Гаушская наб., д, 4/5а иал ППП "Патент"; г, У тная ород, ул. Про Составитель Л. СухановаРедактор Острова Техред д. Алферова Ко