Плазмотрон для дуговой обработки материалов

<1683868 союз сове1синх ) O П И С A H И

Социалистических

ИЗОБРЕТЕК И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.12.77 121) 2547919,25-27 (51) М. Кл.-" В 2 3 К 9/04 с втрисоединением заявки %в

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет— (43) Опубл иковано 05.09.79. Бюллетень ¹ ЗЗ (4о) Дата опубликования описания 17,09.79

i 53) УД1, 6 -"1.791.947 (088.8) ио долам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

В. С. Клубникнн (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт имени М. И. Калинина (54) ПЛАЗМОТРОН ДЛЯ ДУГОВОЙ ОБРАБОТКИ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к электродуговым устройствам для обработки материалов, а также к устройствам для ввода различных материалов в плазменный поток.

Оно может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при наплавке, напылении, обработке гранулированных, дисперсных и других материалов.

Известен плазмотрон для дуговой обработки материалов„содержащий два электродных узла. расположенных под углом друг к другу, и шихтопровод (1).

Однако в таком дуговом плазмотроне неудовлетворител н осевой ввод исходного материала в зону смешения плазменных потоков и неэффективен его нагрев, так как при встрече плазменных потоков, формируемых каждым электродным узлом, в зоне смешения возникают поперечные потоки плазмы, выбрасывающие исходный материал в периферийные холодные зоны, и эффективность его нагрева существенно падает.

Цель изобретения — повышение производительности плазмотрона путем улучшения ввода преимущественно дисперсного материала в зону смешения плазменных потоков и повышение эффективности его нагрева.

Указанная цель достигается тем, что плаза.отрон снабжен. по крайней мере, од ним дополнительным шихтогроводом, причем каждый из шихтопроводов установлен под углом к оси электродногс узла н рас-, положен в плоскости, прохсдящей чер. з плоскость симметрии электродных узлов перпендикулярно плоскости расположенич их осей.

В этом случае подаваемый исходный материал под большим углом взаимодействует с возникающими в зоне смешения поперечными потоками плазмы и достаточно :меть небольшую скорость движения исходного дисперсного материала, чтобы преодолеть их сопротивление. Поэтому подавае мый матери- л вводится в центральную высокотемпературную сбласть зоны смешения плазменного потока. и эффективность его нагрева повышается.

На фиг. 1 изображен схематический вид плазмотрона для дутовой обработки материалов; на фиг. 2 — разрез А — А фиг. 1.

Дуговой плазмотрон для обработки материалов содержит электродные узлы 1

2, включающие каждый электроды 3 н 4 и сопла 5 и 6 соответственно, причем электроды каждого узла могут иметь одну и ту же полярность, а сопла подключены к другому полюсу источника питания, или, в

npyroM случае, сопла изолированы, а каждый электрод подключен к своему полюсу источника питания, а именно один — к плюсу, а другой — к минусу. Кроме того, каждый электродный узел снабжен патруб ком 7 и 8 для подачи плазмообразующего газа 9 и 10. Электродные узлы установлены под углом а> и а> к оси 11 дугового плазмотрона. Шихтопроводы 12 и 18 плазмотрона установлены под углами Р! и Pg к его оси и расположены между электродными узлами t и 2.

Ду овой плазмотрон для обработки материалов работает следующим образом.

Между электродными узлами 1 и 2 или между каждым электродом и соплом, в зависимости от схемы включения электродны узлов, возбуждают дуговой разряд. С по мощью плазмообразующего газа 9 и 10 формируют плазменные потоки 14 и 15, которые образуют зону 1б смешения за счет расположения электродных узлов под углами а и а . За счет встречных плазменных потоков 14 и 15 образу. ется расширение 17 суммарного плазменного потока 18.

По шихтопроводам 12 и 18 подают исходный материал 19, который под углом

Р> и Р> вводится в зону 1б смешения плазменных потоков 14 и 15 и нагревается в суммарном плазменном потоке 18. Углы и р, выбирают в зависимости от характеристик подаваемого материала; при большей плотности материала, большем размере его частиц и более высокой скорости пода н материала утол р выбирают меньше.

Так, при подаче порошкового материала

ВаСО;, с размером частиц —.10 мкм угол

Р Ооставлял 45, а при подаче А1 03 с размером частиц 20 —;40 икм угол р составлял 4О

25 — 30 . Угол выбирают в зависимости от мощности плазменного потока, формируемого электродным узлом. Наиболее приемлемым оказались углы а —— а =45, это при одинаковой мощности электродных узлов и равных расходах плазмообразующего газа (аргона) в области токов дуги 50 — 200 А.

При разных мощностях плазменных потоков и расходах плазмообразующего газа угол а!(cq, если мощность плазменного потока электродного узла 1 и расход газа через него выше чем у электродного узла 2.

Предлагаемый дуговой плазмотрон для обработки материалов позволяет улучшить ввод исходного материала в зону смешения плазменных потоков и повысить эффективность его нагрева. Так, количество частиц

А1 0, дисперсностью 20 — 40 лкм, проходящих в приосевой области суммарной плаз менной струи аргона, повышается с 50—

60% до 80% и более.

Формула изобретения

Плазмотрон для дуговой обработки материалов, содержащий, по крайней мере, два электродных узла, расположенных под углом друг к другу, и шихтопровод, о т л ич а ю щ и и с р. тем, что, с целью повышения производительности плазмотрона путем улучшения ввода преимущественно дисперсных материалов в зону смешения плазменных потоков и повышения эффективности его нагрева, плазмотрон снабжен, по крайней мере, одним дополнительным шихтопроволом, причем каждый из шихтопроводов установлен под углом к оси электродного узла и расположен в плоскости, проходя щей через плоскость симметрии электродных узлов перпендикулярно плоскости расположения их осей.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 567241, кл. В 23К 9/16, 1975.

Редактор С. Головенко

Составитель Л. Суханова

Техред В. Рыбакова

Корректор И. Симкнна

Заказ 899/1118 Изд. ¹ 11 Тираж 1222 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред, «Патент»