Способ плазменной обработки

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналнстннескнх

Республик

< >844378 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.07.78 (21) 2630652/25-27 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07 07.81. Бюллетень № 25 (45) Дата опубликования описания 13.08.81 (51) М.Кл. В 23 К 9/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений

il открытнй (53) УДК 621.791.947 (088.8) (72) Автор втзобрететвия

М. Г. Фридлянд

Государственный проектный и научно-исследовательский институт «Гипронтткел ь» (71) Заявитель т

Ю (54) СПОСОБ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ

2 СΠ— — >COa+C ..

СО >C+О.. (1) (2) Предлагаемое, изобретение относится к области электродуговой, преимущественно плазменной, обработии и может быть ар|именено в машиностроении при сварке, резке, наплавке металлов и в металлургии при их выплавке.

Известен способ плазменной обработки с иппользованиом для плазмообразования смесей, содержащих газы, обеспечивающие постоянное возобновление электрода в про- 10 цессе горен и>я дуги (1).

Недостатком этого способа является ограниченность его тэрименения, обусловленная тем, что в.качестве газов, обеопечиваюшях .постоянное возобновление электрода, 15 используют только углеводороды.

Известен таиже способ плазменной обра ботки, .при котором в качестве ллазмообразующего газа;используют среду, содержащую моноокись углерода in дополвитель- 2о иые вещества, химически активные по отношен ию .к материалу электрода (2).

Недостатком такого способа также является ограниченность его применения, обусловленная тем, что моноокись углерода применяют в количестве, не гарантирующем выделение оптимального:количества свободного углерода на поверхности электрода.

Целью изобретения является обеспечение постоянства режима возобновления з0 электрода путем уст ранения недостатка ц избытка свободного углерода.

Указанная цель достигается тем, что расход моноокиси углерода поддерживают равным (1 — 6) 10-з л/А с.

Химичестси активные вещества вводят различные, в том числе в виде двуокиси углерода, Возможность введения, наряду с окисью углерода (т. е. продукта неполного окисления углерода, постоянно .возобновляющего электрод) также и хтвмически активных по отношению к нему веществ, в том числе и продукта полного окисления углерода, егодвуокиси, определяется механизмом постоянного возобновления электрода из плазмообразующей середы.

Например, такая операция необходима для обеспечения стабильного горения дуги с локализован ной,катодной областью .пря яапользовании углеводородов в,качестве источника углерода, постоянно возобновляющего электрод. При использования вместо углеводородов окиси углерода последняя .может служить источником углерода в .результате прохожден ия диосоциа. ций по двум уеаищиям

844178

Рсо, — 9 113

8916

Рсо

Температура, К

Параметры

3000

4000

5000

6000

8000 9000 10000

12060

7000

К>, логарифм

К„> атм — 11,62 — 6,85 — 3,97 — 2,04 — 0,65

2,25 10

+0,40 1,22 1,88

2,511 16,57 75,5

2,87

2,376 10 2 1,415 10

1,075 10 4 9,192 10

738,6

Реакция (1) проходит в области умеренных температур, так,как ее .констапта

;равновесия Кр, логарифм которой

Между смесями на основе углеводородов,или окиси углерода имеется пе принципиальное, а ллшь количественное, различие.

В последнем случае меньшее количество избыточного углерода требует и соответственно меньшего соде ржан ия в смеси химически акгивного по опношению к,нему вещества. А это позволяет при прочих равных условиях IIoBblcèòb энтальпию и среднемассовую температуру газовой смеси иа выходе ее из плазматрона.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом. Зажигают плазменную дугу в моноокиои углерода,,расход которой поддерживают в пределах (1 — 6) 10- л/А . с в зависимости от природы вводимого далее в состав ллаэмообразующей среды химически активного вещества, как правило, в виде таза. После выхода дуги на режим с постоянным возобновлением электрода, производимому согласно авт. св. СССР № 479583, в плазмообразующую среду вводят химически активный газ в количестве, обеспечивающем поддержание этого режима, контролируемого по величине теплового потока в электрод.

При использовании в качестве химически активного газа на иболее мягкого окислителя двуокиси углерода расход моноокиси углерода устанавливают ближе к нижнему пределу указанного вьгше диапазона, т. е. к 1XI10 ал/А с, при использовании ,наиболее интенсивного окислителя кислорода ближе к вврх нему, т. е. к 6. 10 а л/А с. При выходе из этого диапазона режим постоянного возобновления электрода нарушается л ибо из-за его разрушения в ,результате недостатка свободного углерода, либо из-за его неогракиченяого роста и нарушения локализации хатодной области и стабильности дуги в результате избытка свободного углерода.

Пример 1.

Зажигали плазменную дугу с катодомподложкой,из гафния на токе 500 А в моноокиси углерода с расходом 1 . 10 л/А . с (1800 л/и). После выхода дуги на .режим с

50 резко снижается с повышением температуры. Реакция (2) проходит в области высо.ких температур, о чем:свидетельствует и

Рс. Ро резкое увеличение канста нты К = — — —, Рсо ее равновесие, ряд .значений .которых при. веден в таблице. постоянным возобновлением катода из углерода — продукта диссоциации моноокиси углерода — в газовую атмосферу дуги вводили двуокись углерода с расходом

1200 А/ч. Дуга при этом горела стабильно, катод |постоянно возобновлялся из углерода — продукта диссоциа ции его моноокиси, о чем свидетельствовала неизменность теплового потока в катод, определяемого калоримегрированием.

Пример 2.

Зажигали дугу на токе 500 А в плазматроне с катодом-подложкой из,cIleKTpBJIbно чистого графита в моноокиси углерода с расходом 5 10- л/А с (9000 л/ч). После выхода дуги,на режим с постоянным возобновлением катода в газовую атмосферу дуги вводили кислород с,расходом 2000 А/ч.

Как и в примере 1, дуга:горела стабильно, лри постоянном возобновлении катода m углерода — продукта диссоциации его моно окиси. Плазменная обработка по предлагаемому способу выгодно отличается от извеспной благодаря возможности использования для плазмообразования отходящих газов химико-металлургического производства, содержащих наряду с моноокисью углерода также СО :и 0 . Это, с одной стороны, обеспечит экономический эффект благодаря .использованию газов с;практически, нулевой себестоимостью, а с другой улучшит ох ра ну окружающей среды благодаря частичной утил иза ции вредных газов.

Годовой экономический эффект составит 37,5 тыс. рублей на один плавматрон.

Формула изобретения

Способ плазменной обработки, при котором в качестве плазмообразующего газа используют среду, содержащую моноокись углерода и дополнительные вещества, химически активные по отношению .к материалу элекпрода, о т л и ч а ю щ и й,с я тем, что, с целью обеспечения постоянства режима возобновления электрода, путем устранения недостатка и избытка свобод844178

Составитель Л. Суханова

Техред А. Камышиикова

Редактор Т. Зубкова

Корректор С. Файн

Заказ 984/768 Изд. № 459 Тираж 1148 Подписное

НПО <Поиск> Государствеииого комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Тиа. Харьк. фил. вред. сПатеитэ вого углерода, расход моноокиси углерода поддерживают ipBBHblM (1 — 6) 10 л/А ° с, Источники ынформащии, принятые во внимание при эиопервизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 428646, кл. В 23 К 9/16, 1973.

2. Патент США ¹ 3307011, жл. 219-74, 5 1967.