Способ плазменно-дуговой обработки

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистических Республик(51)М. Кл.З с присоединением заявки Йф В 23 К 31/10(23) Приоритет ГосударствеииыЯ комитет СССР ио дедам изобретеииЯ и открытиЯ(53) УДК 621,791. 945 (088 8) Дата опубликования описания 30.1 180 И.С. Шапиро, З,М. Баркан, В,А, Кораблев, А. П, Королев и В.М. Ямпольский(54) СПОСОБ ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОИ ОБРАБОТКИ Изсбретение относится к способам дуговой обработки и может быть использовано при плазменно-дуговой резке, выполняемой с изменением режимных параметров в процессе резки.Известен способ плазменно"дуговой резки, при котором величину тока режущей дуги изменяют по периодичес.- кому закону 111.Недостатком известного способа является то, что он может быть эффективно использован только для обработки металлов ограниченной толщины, Это связано с тем, что активное пятно дуги на металле как бы привязано 5 к верхней части полости реза, что свя вано с ограничением временных значений горения дуги на токе импульса итоке паузы. Это также связано с необ,ходимостью отсутствия заметных ри сок на кромках реза при периодически повторяющемся изменении тока. Кроме того, при работе на предельных режимах среднее значение мощности режущей дуги всегда меньше, чем на 25 постоянном токе, что обусловлено периодически повторяющимся горением дуги на токе, равном току паузы,Известен способ плазменно-дуговой резки, при котором давление в каме ре дугового плазмотрона изменяют йо периодическому закону (за счет изменения расхода газа, подаваемого в камеру). При этом при повьввении расхода газа повышают значение тока режущей дуги, а при уменьшении расхода газа - уменьшают ток 2 1. Этот сйособ обеспечивает также изменение по периодическому закону значения мощности плазменной дуги, вкладываемой в обрабатываемое изделие,Недостатком такого способа является то обстоятельство, что при работе на предельных режимах уменьшается среднее значение мощности режущей ду" ,ги.Известен также способ плаэменнодуговой обработки, при котором электроду сообщаютвозвратно-поступа-тельные перемещения относительно продольной оси, которые совмещают с уве.- личением тока .при перемещении .электрода на спуск и уменьшением тока при перемещении на подъем 3 1. Периодически повторяющееся изменение столба дугового разряда при колебаниях электрода в камере плаэмотрона обеспечивает изменение напряжения на дуге, что определяет изменение мощности плазменной дуги в процессе резки, Это изменение мощности происходит синхронно с частотой колебаний электрода. За счет периодически повторяющегося изменения мощности плазменной дуги обеспечивают импульсное введение тепла в обрабатываемое изделие, что способствует повышению качества кромок реза преимущественно при обработке металлов ограниченной толщины.Недостатком этого способа при его использовании для целей плазменнодуговой резки является разрушение канала сопла дугового плазмотрона при удлинении столба дуги в камере плазмотрона. Причем, чем больше глубина углубления электрода в сопле, 15 тем больше проявляется данный эффект снижения долговечности резательной аппаратуры из-за возможности образования двойной дуги.Цель изобретения - повышение про изводительности путем выполнения процесса на предельно-допустимом режиме по току и увеличение ресурса работы сопла путем исключения его разрушения вследствие двойного дугообразования.Для этого вначале при любом положении электрода относительно сопла определяют давление в камере формирования дуги, соответствующее предельно"допустимому току для используе-З 0 мого сопла и поддерживаютвеличину этого давления постоянной при перемещениях электрода за счет пропорционального уменьшения и увеличения тока, 35На фиг.1 представлена принципиальная схема процесса резки; на фиг.2 - схема процесса резки при минимальном углублении электрода в сопле дугового плазмотрона; на фиг.3 - 40 положение электрода при максималь-, ном его углублении в сопле дугового плазмотрона; на фиг.4 - изменение давления в камере дугового плазмот,рона при неизменном значении тока режущей дуги йри возвратно-пос :тупательном перемещении электрода; на фиг 5 - изменение тока при возвратно-поступательном перемещении электрода, при котором давление в камере поддерживают постоян ным путем изменения тока режущей ду- ГИОбозначения на фигурах:1 - обрабатываемое изделие; 2плазмотрон для резки; 3 - электрод, установленный внутри камеры плазмотрона 4 ; внутренняя полость камеры плазмЬтрона; 5 - плазменная дуга; б - полость реза; Ь 4 - минимальное углубление электрода в сопле дугового плазмотрона; Ь - максимальное 60 углубление электрода в сопле дугового плазмотрона; Рк - Давление в камере дугового плазмотрона; Рк - изменение давления в камере при переме 1 щении электрода к соплу при неизмен н эм токе; Р к- изменение давления в камере при перемещении электрода от сопла при неизменном токе; Р, минимальное давление в камере дугового плазмотрона при неизменном токе режущей дуги; Рк - максимальмаксное давление в камере дугового плазмотрона при неизменном токе режущей дуги; Р- оптимальное значениедавления в камере дугового плазмотрона, обеспечиваемое за счет изменения тока режущей дуги;- значение то- . ка режущей дуги; 3 - значение тока режущей дуги при перемещении электрода к соплу; Э - изменение тока режущейдуги при перемещении электрода от сопла; Э,- минимальное значение тока режущей дуги; 3 - макмакс симальное значение тока режущей дуги; 1 - время; 1 - время перемещения электрода к соплу; С - времяЗ перемещения электрода от сопла ВВ ширина реза по верху; В - ширина реза по низу.Способ осуществляют следующим образом. В камеру 4 плазмотрона 2 подаютплазмообразующий газ и возбуждаютплазменную дугу 5, горящую между элек"тродом 3 и обрабатываемым иэделием 1, При этом электроду сообщают возвратно-поступательное перемещение относительно продольной оси, которые показаны стрелками. При этом при движении электрода к соплу (вниз) его крайнее положение соответствует глубине углубления Ь,(. Соответственно глубина его углубления Ь характеризует другое его крайнее йоложение, при движении электрода от сопла(вверх). То есть, амплитуда колебаний электрода составляет Ь -Ь, Приэтом всякое перемещение электрода от сопла (вверх) способствует повышению давления в камере Р при неизменномзначении тока режущей дуги. Поэтому давление в камере в крайней верхнейточке траектории движения электрода достигает значения Рк , а в крайкмвкс фней нижней точке траектории движенияэлектрода давление в камере достигает значения Рх , причей Р,мну максРкн. Это связайо с тем фактом, чточем больше длина участка столба дуги , находящегося внутри камеры дугового плазмотрона, тем больше дуга дросселирует отверстие сопла итем выше давление в камере. То естьв течение времени Ф., котороепредставляет,время опускания электродадавление в камере Р ,падает от РМмайкс до Рк ы . Соответственно втечеййе времейи 1 , которое пред"ставляет время подъема электрода,давление в камере Рк возрастает отРдо Р , Давление в камередугового плазмотрона является важнымрежимно параметром процесса резки .Его значение характеризует как реложенноГо, было определено численноезначение коэффициента К47-405к= , =34 Амм3Определение предельно-допустимыхтоков для любой точки, характеризующей углубление электрода, на основании соотношения 3 ре,ь,=юваК (Ь Ьс) 47 - 3 4 (Ь - 12)показало, что при эхом в любой точ, ке. траектории колебаний электрода в камЕре плазмотрона обеспечивалось давление Р = 6,26, 3 кГс/см ф (при резке в азоте), По-стоянство поддержания давления обеспечили эа счет изменения рабочеготока от Зыи =20,5 А до 3,=40;% А.Данйое значение давлений в ка 3 щрегарантировало выполнение резки напредельно-допустимых режимах по токудля любого значения глубийыуглубления электрода, что в свою очередьобеспечивает существенное повышениепроизводительности обработки. Вовсем диапазоне токов от 3; до ,отсутствовало двойное дугообразование. При этом, наряду с изменениемтока имело,место изменение напряженияна дуге в процессе резки, Соответственно минимальное напряжение соответствует горению дуги на токе 3, ,амаксимальное - Й . Однако, так какизменение тока от , до Э , имеетместо почти в 2 раза, а напряжениена дуге менялось только на 35, топри этом. обеспечивалось при изменении тока изменение мощности плазменной дуги. За счет такого изменениямощности плазменной дуги обеспечи.вают йовыЫение качества кромок - накромках практическИ при любых значениях скоростей перемещения плазмен.,ной дуги отсутствуют натеки выплавленного металла,При использовании предлагаемогоспособа обеспечивалось, существенное повышение производительности об-,работки, так например, при этом значение, скорости резки составило 3,7м/мин, при резке углеродистой сталитолщиной 3,0 мм, в то время как известный способ обеспечил максимальную скорость резки на предельно-додустимом токе не свыше 1,8 м/мин.Если предложенный способ гарантирует отсутствие натеков выплавленного металла в диапазоне скоростей от 3,7 до 0,5 м/мин, то при известном епособе он составляет 1,8-1,2 м/мин. 1 о есть использование предлагаемого способа позволяет расширить диапазон скоростей резкигарантирующих высокое качество кромок реза в 5,8 раза. формула изобретения Источники информации,40 принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 304092,кл. В 23 К 31/10, 09.06.69.свидетельство СССР23 К, 9/1 б 28.02.1968 35 Способ плазменно-дуговой обработки, при котором электроду сообщают;возвратно-поступательные перемещенияотносительно продольной оси сопла,которые совмещают с увеличением то 20 ка при перемещении электрода наспуск и уменьшением тока при перемещении на подъем о т л и -Рч а ю щ и й с я тем, что с цельюповышения лроизводительсти путем выполнения процесса на предельно-допустимом режиме по току и увеличения ресурса работы сопла путем исключения его разрушения вследствиедвойного дугообразования, вначалепри любом положении электрода отноЗо сительно сопла определяют давлениев камере формирования дуги, соответствующее предельно-допустимому токудля используемого сопла и поддерживают величину этого давления посто 35 явной при перемещениях электрода за