Горелка для плазменной обработки материалов

публиковвио 15,11;81 Бюллетень %42 Дата опубликования описания 17,11.81(7 Авторыобретен и С. А. рмаков йСтитут Ленинг ий ордена Ленина поличет им, М. И. Калинина 71) Заявите БОТКИ ЛЯ ПЛАЗМЕННОМАТЕ РИА ЛОВ 54) ГОРЕЛК Изобретение относится к плазменной сопла и нарушению процесса, достигаетсяобработке и может быть использовано для высокой точностью изготовления и сборки ручной и механизированной сварки, .резки, деталей плазматрона. Это существенно ус наплавки, напыления и других технологи- ложняет и удорожает конструкцию плазмаческих процессов в различных отраслях трона и его быстроизнашивающихся эленародного хозяйства,ментов - электрода и сопла, а часто неИзвестен плазматрон для обработки обеспечивает требуемой точности центров- материалов (сварки, резки и др.), который ки оси электрода и оси сопла, особенно содержит электродную часть с узлом креп- необходимой на форсированных режимах пения электрода, токоподвода, осуществпяю при больших отношениях тока дуги к диа 1 Ощего подвод тоха к электроду через эле- метру сопла, что снижает надежность,раменты элехтродной части, сопловой части, боты плазматрона. изолированной от электродной диэлектри- Значительно проще и дешевле в изгоком, и уплотнения, герметизирующие,вмес- товлении плазматроны (и их быстроизнате с элементами конструкции полость вок- шивающиеся элементы); в которых преду 5руг электрода, по которой плазмообразую- смотрена возможность осуществления в щий газ поступает к рабочему концу элек-процессе эксплуатации центровки электро трода и выходит наружу через плвэмооб- да относительно сопла посредством сперазующее сопло 11 и 2 . циально выполненных элементов конструкВ таких плазматронах точная центров- ции, например, с помощью ооерического ка электрода относительно изолированного шарнира 31 .плазмообразующего сопла, неоходимая для Малогабаритные плазматроны для ручнормальной работы без образования двой- ной обработки материалов с возможностью кой дуги, приводящей х выходу из строя центровки элехтрода относительно сопла0654 40 3 88требуют по сравнению с плазматронамидля механизированных технологическихпроцессов максимального упрощения конструкции с целью уменьшения габаритови веса, а это создает дополнительныетрудности в создании таких плазматронов,Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эфф.хту к предлагаемому изобретению является горелкадля плазменной обработки материалов, содержащая корпус с установленным в немдержателем электрода, выполненным сосферичесхим шарниром с фиксатором, атакже сопло и токойодвод, Корпус выполнен водоохлаждаюшим, а фиксатор выполненв виде резьбовой втулки. Токоподвод также выполнен водоохлаждающим и припаянк электродному узлу, а сферический шарнир выполнен металлическим, токопроводящим,Сопло изолировано от электрода посредством диэлектрика (пластмасс или резины),который одновременно является несудимэлементом, фиксирующим электрод и соплоодин относительно другого и создающимполость для плазмообразующего газа вокруг электрода. Для герметизации газовойполостих снаружи электродной части установлен колпачок с уплотнением со стороныкорпуса. Электродом служитвольфрамовыйстержень, осевое положение которого ицентровка относительно сопла определяются фиксацией сферического шарнира реэь бовой втулкой 41,Однако диэлехтрик между электродоми соплом, образующий газовую полость,расположен очень близко от вольфрамового электрода, который,будучизакреплен .в сферическом шарнире. с большим вылетом, в процессе работы сильно нагревается, что может привести к подгоранию диэлектрика и выходу горелки из строя.Этому способствует и возможное возбужДение дежурной дуги между вольфрамовымэлектродом и соплом вблизи диэлектрика,Так как электродный узел и сопло горелкиопрессованы диэлектриком и представляютсобой неразборный узел, то любая чеисправность в этом узле практичесхи являетая неустранимой, Кроме того, при опрессовке диэлектриком велика вероятностьснятия арматуры электродного узла и сопла, что приводит к уменьшению проходных сечений каналов охлаждения электрода и сопла, Все это существенно снижаетнадежность и ремонтопригодность даннойгорелки, ведет к усложнению конструкции,Охлаждение электрода осуществляетсятолько путем теплоотвода через металли 5 10 15 20 д 30 35 4ческий сферический шарнир, контактирующий с,водоохлаждаемым корпусом электродного узла. Недостаточное охлаждениеэлектрода существенно сужает технологические возможности горелки: значительноограничивает ток обратной полярности,необходимыР для сварки алюминия и егосплавов; не позволяет испольэовать термохимические катоды, необходимые дляприменения дешевых окислительных плазмообразующих газов (воздуха, углекислого газа). Кроме того, при значительномвылете неохлаждаемого вольфрамовогоэлектрода из сферического шарнира великиотходы вольфрама,Конструкция сферического шарнира позволяет осуществить только совмещеннуюнастроРку осевого положения электродаотносительно сопла и его центровку, чтосоздает неудобства при эксплуатации,. снижает точность настройки и требует применения специальных калибров.Пель изобретения - уменьшение габаритов горелки, повышение надежности ее работы и точности установки электрода от-носительно сопла.Пель достигается тем, что горелка дляплазменной обработки материалов, содержащая корпус с установленным в нем держателем электрода, выполненным со сфе-рическим шарниром с фиксатором, а также сопло и токоподвод, снабжена фиксатором осевого положения электрода, установленным в сферическом шарнире, выполненном иэ диэлектрического материала, приэтом корпус и сопло выполнены за одноцелое, фиксатор шарнира установлен накорпусе, а токоподвод соединен с держателем электрода водоохлаждаемым сьемным переходником.На фиг, 1 изображена горелка, общийвид; на фиг. 2 - варианты исполнения рабочего конца элехтрода, разрез,Горелка имеет сопло 1, электрод 2 и узел крепления и центровхи электрода, содержащиР корпус 3 со сферическим шарниром 4 и фиксатором 5 шарнира 4. Диэлектриком, изолирующим электрод и сопло, служит сферический. шарнир 4,.выпол ненныР из диэлектричесхого материала, причем фиксатор 5 расположен на корпусе 3, который выполнен эа одно целое с соплом 1. Внутри сферического шарнира 4 расположен фиксатор осевого положения электрода 2, состоящий, например, из цангового зажима 6 и резьбовой втулкиТокоподвод 8 подключен к элехтроду 2 посредством сьемного переходника 9.880654 Горелка проста и технологична в изготовлении, онв не требует сложных специальных операций, таких как опрессовкадиэлектриком готовой арматуры электродйого узла и гопла, что значительно уменьшает брак и повышает релюнтопригодность горелки. Наличие раздельноР регулировки осевого положения и центровки Ыэлектрода упрощает и повышает точностьугтановки электрода относительно соплабез ужесточения допусков на изготовлениеаеталед горелки. Электрод 2 закреплен в переходнике 9, например, с помощью резьбы. Внутри электрода 2 расположена трубка 10 для подвода охлаждающего агента, например воды, к рабочему концу электрода 2. Гер метизация электрода 2 может огушествляться с помощью уплотнения 11 и накид- ной гадки 12. Герметизация полости плазмообразуюшего газа вокруг электрода 2 обеспечена уплотнением 13, установленным внутри сФерического шарнира 4 и самим сФерическим шарниром 4, плотно прижимаемым Фиксатором 5 к корпусу 3.При необходимости горелка снаружи1 Ь может быть защищена разъемным кожухом 14, выполненным; например, из пластмассы.За счет .внутреннего охлаждения электрода 2 его рабочид конец может иметь различные исполнения в зависимости от 20 назначения плазматрона, например (см. фиг. 2)вариант в - с вольфрамовым стержнем для работы нв прямой полярности в инертных газах; вариант в-из теплопроводного металла аля работы на обратной 2 полярности в инертных газах; вариант с -. термохимическиР катод г активной вставкой (цирконий, гаФниР) для использования окислительных плазмообразуюших газов (воздух, углекислыд газ). 30Работа горелки предусматривает предварительную настройку положения рабочего конца электрода 2 относительно сопла 1. Такая настройка является разовоР и необходима только при гмене электрода 2. 2Настройка положения рабочего конца электрода 2 относительно гоплв 1 может осуществляться с помощью визуального контроля через выходной канал сопла 1 при использовании Фикгвторов: Фиксатора с втулкой 7 - осевого положения электрода и Фиксатора 5 сФерического шарнира 4. Возможен вариант предварительной центровки электрода 2 в сопле 1 путем прижатия рабочего конца электрода 2 к внутреннемуконусу сопла 1 или к выходному каналу сопла 1 (в зависимости от диаметра электрода), после чего Фиксатором 5 зажима- ется сФерический шарнир 4 и далее осуществляется необходимая настройка осевого положения электрода 2 с использованием Фиксатора с втулкой 7.Перед зажиганием дуги в горелку подается вода для охлаждения электроде 2 и сопла 1 и плазмообразуюшиР гаэ. Зажигание дуги, как правило, осуществляется с помощью искрового разряда между электродом 2 и соплом 1, генерируемого с помощью осциллятора, но возможно также зажигание дежурной ауги путем закорачивания промежутка между электродом 2и соплом с помощью вспомогательногоэлектрода (например графитового стерженька), вводимого снаружи в канал сопла 1,При замыкании Факела дежурной дуги наэлектроводящее изделие, включенное вцепь источника питания, зажигается основная дуга, осуществляющая плазменнуюобработку (сварку, резку и т.д,). Приобработке диэлектрикова также при напылении и сфероидиэвции, горит тольконезависимая дуга - между электродом исоплом 1.Как похазвли испытания горелки, предложенная конструкция полностью исключает подгорание диэлектрического гФеричегкого шарнира 4 за счет его удаленияот зоны горения дуги и наличия внутреннего охлаждения электрода 2. Отсутствиепри изготовлении операции опрессовки арматуры электродного узла и сопла диэлектриком сводит к нулю вероятность деФормации и уменьшения сечения каналов охлаждения, что в итоге увеличивает интенсивность охлаждения и надежность плвзматрона в среднем более чем в 2 раза.Наличие внутреннего. охлаждения электрода обеспечивает надежную работу на токахобратноР полярности в три раза большихбез увеличения габаритов и лаггы плазматрона, .то в срс днем в три раза повышает производительногть сверки и полностью исключает рагход вольФрама,Конструкция горелки позволяет без обгорания изоляции и нврулпсния центровки в дегять раз увеличить длительный ток косвенной дуги (между электродом и соплом), доведя его до значения номинального тока прямой дуги, горящей между электродом и изделием, что значительно расширяет технологичегкие возможности горелки и позволяет испольэовать ее для сварки тугоплавких диэлектриков, аЛя сфероидизвции, напыления.При сохранении габаритов и массы горелка проще по конструкции, отличается повышенной надежностью и расширенными1технологическими возможностями при ручной и механизированной, обработке различных материалов, включая металлы, сплавы,и диэлектрики.Одна горелка заменяет, например, горелку дпя ручной сварки на прямой полярности и горелку для сварки алюминиевых сплавов на обратной полярности при одновременном расширении технологических возможностей установки, которую можно использовать, например, для плазменной сварки алюминиевых сплавов больших толшин или на повышенных скоростях для плазменной наплавки, а также для сварки и обработки диэлектриков, включая тугоплавкие, например кварц,Формула изобретенияГорелка для плазменной обработки материалов, содержащая корпус с установленным в нем держателем электрода, выполненным со сФерическим шарниром и Фиксатором,. а также сопло и токоподвод,о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, сцелью уменьшения габаритов горелки, повышения надежности ее работы и точности установки электрода относительно сопла, горелка снабжена Фиксатором осевогоположения электрода, установленным всФерическом шарнире, выполненном из,диэлектрического материала, при этом16корпус и соппо выполнены за одноцелое, Фиксатор шарнира установлен накорпусе, а токоподвод соединен с держателем электрода водоохлаждаемым съемным переходником,331Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1 Васильев К. В, Плазменно-дуговаярезка. М Машиностроение", 1974,ф с,.21-24,2, Быховский Д. Г. Плазменная резка.Л., "Машиностроение", 1972, с. 71-73.3, Патент Франции % 2244326,кл, В 23 К 15/00, 11.04,75.4, Недорезов В, Е, Электросварочные880654 Фиг 1Составитепь Г. Квартщтьнова Редактор М. Бандура Техред И, ГайаУ Корректор Ю. Макаренк аказ .9814/19 Тираж 1151 Поднисное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо дедам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4ал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4