Сварка в машиностроении.Том 4 (1041441), страница 73
Текст из файла (страница 73)
Гильзовые катоды широко применяют в плазмотронах, использующих в качестве рабочей среды сжатый воздух. При этом катодные вставки из тугоплавких металлов (циркония или гафния) при высоких температурах образуют еще более тугоплаякие и стабильные окислы (табл. 11). Такие катоды называют пленкоза- щитными или пленочными. При их работе в основании дуги образуется слой расплава, содержащего окислы и нитриды катодного материала.
Высокая эмиссионная способность и низкое электрическое сопротивление этих соединений при высоких температурах обусловливают существование катодного пятна. Регулярный износ катодных вставок происходит в результате испарения окисно-нитридного расплава. Наряду с ним большое значение имеет разовый износ вставки при зажигании дуги.
Плазмотроны с пленочными катодами используют также для резки дугой, стабилизированной кислородом. Стойкость катодов при этом несколько уменьшается. Для тангенциальной подачи рабочей среды в дуговую камеру вихревых плазмотронов предусматривают завихрительные устройства, В простейшем случае плазмообразующий газ подают в дуговую камеру по каналам, выведенным по касательной к ее стенкам. Эффективны завихрительные шайбы, изготовляемые из жаростойкой керамики и располагаемые непосредственно под рабочим торцом катода.
Недостатком таких устройств является невысокая прочность керамики. Рациональная конструкция завихрителя, выполненного в виде резьбы на наружной поверхности катододержателя, плотно устанавливаемого в гнезде корпуса плазмотрона. Для резки в кислородсодержащих средах используют также плазмотроны с пустотелым цилиндрическим (втулочным) катодом из меди.
Такой катод интенсивно охлаждают водой. Плазмотрон снабжают системой вихревой стабилизации дуги. Под действием вихря катодное пятно быстро движется по внутренней поверхности втулочного катода, не разрушая его. В двухпоточных плазмотронах в качестве рабочего газа используют воздух или кислород.
Катодом служит вольфрам, который защищают от окисления, обдувая его нейтральным газом (азотом или аргоном), С этой целью дуговую камеру снабжают двумя соосными соплами. Во внутреннее подают небольшое количество нейтрального газа, в наружное — рабочий газ, Рабочая часть катода может быть размещена в полости под внутренним соплом (рис.
3, е) или между внутренним и наружным соплом (рис. 3, г). В первом случае в плазму превращается преимущественно защитный газ, а рабочий служит в основном для стабилизации дуги. По второй схеме возможно получить поток плазмы с высоким содержанием кислорода. В последнее время нередко применяют плазмотроны с газожидкостной стабилизацией дуги.
Как правило, они имеют формирующую систему, аналогичную нейтрально-газовым, активно-газовым или двухпоточным плазмотронам. Однако сопловой узел снабжают системой каналов, по которым в сжатый столб режущей дуги подают воду. Для стабилизации дуги применяют также двухфазные газожидкостные потоки, вводя их преимущественно по схеме двухпоточного плазмотрона. Количество воды, стабилизирующей дугу, устанавливают таким, чтобы вода полностью испарялась. При газожидкостной стабилизации повышается концентрация энергии в столбе цуги и улучшаются ее режущие свойства. При резке дугой с водовоздушной стабилизацией наблюдается меньшее насыщение стальных кромок азотом, чем при воздушноплазменной резке. В плазмотронах с подачей жидкости в формирующее сопло улучшаются условия его охлаждения н т.
д. Наряду с системами газожидкостной стабилизации дуги применяют плазмотроны с водяной завесой и с газожидкостной системой охлаждения. В плазмотронах с водяной завесой систему водяных каналов предназначают для формирования водяной оболочки вокруг столба дуги. Вода охлаждает кромки разрезаемого металла, что сводит к минимуму зону термического влияния. Уменьшается уровень шума, излучения и выделения аэрозолей при резке. Наконечник плазмотрона предназначен для формирования режущей дуги. Форма и размеры его соплового канала обусловливают свойства и параметры дуги. С уменьшением диаметра и увеличением длины возрастают скорость потока плазмы, концентрация энергии в дуге, ее напряжение и режущая способность. Сохранение формы и размеров сопла определяют срок его службы.
Сопло— З01 ь* Ф ч« чо УВПР-Киев (АВПР.2) АПР-402У4 ОПР-6-3М «Киев-2» «Киев-4» ' АВПР-3 Парамеп УПР-201 УЗ КДП-2 ПВП-)уг Плм-10?'100 Плм-! 60/600 Плм-60/300 Пл»нбо/300 Плм-10/100 Плр-50/250 Гап с«о ГОСТ 12221 — 71 Плр-50 130 220 60 1О 60 Н анбольшая толщина заготовки (из алюминия), мм Рабочий газ Азот и смеси с водородом дух Воз Азот (+воздух) 180 250 60 РДП.2 2 — 3 300 150 — 300 90 !Оо ВПР-9 3 х СТШ-500 1,5 — 8,0 300 100 — 500 120 !оо ПВР-1 Тирнстор- ный 856 Х 1124 Х х )еоо 1000 0,5 — 1 300 50 — 200 60 100 ВПР-1О Тнрнстор- ный 790 Х 876Х Х 1600 500 2 — 3 180 !00 — 300 54 !оо Индуктивпоемкоссной 840Х ?СОХ Х)ШО ?ОО 220 100 )ОО В П РМ-! ВД-30! 340/180 100 — 700 !оо РПМ-6, РПР-6 ИПР-! 40?700 Номинальный расход, и'/ч Напряжение холостого хода, В Рабочий ток, А Потребляемая мощность, кВА ПВ, »««» Тип плазмотроиа Источник тока 80 — 100 180 150 — 250 36 100 Тиристориый 2 — 5 180 (220) 250 (300) 60 (100) ЗХ ПД.50! 2000 Х 800Х 1600 ?70Х 550 Х Х 1200 ьзо Габаритные размеры, мм Масса, кг 1069Х 816Х 940 1300 400 Оборудование для газопламенной и дуговой резки Рнс.
4. Циклограмма плазменной резки (упрощенная): напряжение; ? ток; В«/ ток высокого напряжения высокой частоты;  — расход плазмообразующего газа (в данном случае — сжатого воздуха). / подача напряжения и газа; !! — зажигание вспомогательной дуги; //! возбуисдение промежуточной дуги; /У вЂ” резка; !' — холостой переход; Р 7 — отклсоченне напряжения и рабочего газа наиболее теплонапряженный элемент плазмогрона. Чтобы прн стабилизации мощных дуг с температурой плазмы 10 — 20 тыс С и скоростью, превышающей скорость звука, между стенками канала и потоком плазмы в столбе дуги существовал слой относительно холодного газа, ток и расход газа выбирают в соответствии с диаметром и длиной сопла.
Нанлуч пим материалом для изго!овления сопел служит медь высокои чистоты. Для охлаждения со. ел исиользу!от систему водя. !2. 1«хипческая характеристика промьсшлеиных аппаратов дая плазмеиио-дуговой резко П р н и е ч а н и яс 1. Охлаждение нстоюшка у аппарата ОПР-6 водяное; у в«ех УПР-20!УЗ воздушное, всех остальных аппаратов водяное.
«4 ппаратура для плазменно-дуговой резки ьых каналов. При резке дугами небольшой мощности применяют сопла с воздушным охлаждением. Участок сопла, служащий формирующим каналом, выполняют сменным. Узел управления предназначен для выполнения операций, сосгавляющия эксплуатационно-технологическую циклограмму резки (рис. 4), включения, регулирования, контроля и выключения подачи напряжения, тока, рабочих газов н охлаждающей воды, зажигания дуги, управления движением резака по контуру реза и т.
п, В автоматизированных устройствах предусматривают блокировку аппарата в случае прекрапгення попачи охлаждающей воды и рабочих газов. Режуи!у!о дугу в плазмотронах зн кпгают с помощью вспомогатель~ого слаботсч" ного разряда между катодом и вспомогательным анодом (соилом). Его вовбуждаг«?, замыкая зазор вручную проводящей встав!сой, а в автоматизированных устры)- ствах — наложением высокого !шпряжения высокой частоты. В ряде случаев вспомогательную дугу возбуждают в газе с пониженным потенциалом .оиизации нли при уменьшенном расходе рабочего газа.
В составе узла управления машинных устройств предусматривают схему выдержки паузы до запуска двигателя привода, Это обеспечивает выход дуги на рабочий режим н полное прорезание толщины металла на начальном участке. Если резку начинают не с края листа, то для пробивки отверстия предусматривают гакже кратковременный подъем плазмотрона.
Узел управления с соответствующим пультом и контрольно-измерительными риборами монтируют на режуп!ей машине, источнике тока или в виде самостояельного блока, Для удобства управления предусматривают дублирующий выносной пульт. В ручных резаках вместо блока управления могут быть использованы ! учные вентили, клапаны и дистанционные включакицие устройства. Техническая ; арнктеристика современных ручных и машинных промышленных аппаратов для : лазменно-дуговой резки приведена в табл.
12, ° остальных аппаратов — воздушное. 2. Охлаждение промышленных аппаратов КДП-2 н Оборудояау4ие для гааогьаалаенной и дйяааой резки Испточника питания для плазлггнно.дт1говой рвзки 303 ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ДЛЯ ПЛАЗМЕННО-)ТУГОВОЙ РЕЗКИ Источник питания при плазменно-дуговой резке должен обеспечивать устойчивое горение и постоянство рабочего тока дуги, горение которой сопровождается рядом флуктуациоиных, термодннамических н электрических процессов, приводящих к изменению напряжения с различными частотами.
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) такой дуги представляет собой полосу, ширина которой определяется амплитудой имеющихся колебаний (рис. 5). При резке также важно, чтобы рабочий ток в момент зажигания нарастил либо плавно, либо ступенчато. Время нарастания определяется секундами. Источ- ники питания плазменных резаков должны иметь 17 возможно меньшие массу и габариты, высокий КПД, озз ар и обеспечивать возможность регулирования рабочего тока.
В наибольшей мере указанным требованиям удовлетворяют специализированные источники тока. Основные параметрывыпрямителей 2' (рабочий ток, условное рабочее напряжение, напряжение холостого хода, пределы регулирования рабочего тока, режим ПВ и др.) регламентированы ГОСТ 14935 †(табл. !3). Формирование крутопадающнх внешних статических характеристик (ВСХ) в современных выпрямителях осуществляется применением дросселей насыщения (Ц, использованием схем с управляемыми цолупроводннкоРис. 5. Внешняя статиче- ными элеиентамн (тнристориык выпрямителей), скан характеристика ис- а также схем, работакицих по принципу резонанса точника тока (1) н вольт- напряжения в трехфазных цепях (параметрических амперная характернстн- источников тока) илн использованием трансформака режущей дуги (2 — 2') торов с падающей ВСХ. Наиболее простую электрическую схему имеют выпрямители, в которых падающая ВСХ сформирована применением силовых трансформаторов с соответствующей характе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
