Влияние добавления газов с высокой теплопроводностью в плазмообразующую газовую смесь | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №8 (19) август 2010 г.

Статья просмотрена: 16 раз

Библиографическое описание:

Баяндина О. В., Новосельцев Ю. Влияние добавления газов с высокой теплопроводностью в плазмообразующую газовую смесь // Молодой ученый. — 2010. — №8. Т. 1. — С. 39-40. — URL https://moluch.ru/archive/19/843/ (дата обращения: 17.12.2018).

Приведены сведения об использовании газов с высокой теплопроводностью при плазменной резке толстолистовых конструкций.

 

В период интенсивного развития промышленности электрическая дуга нашла широкое применение, в основном, как элемент электрической цепи, предназначенной для преобразования электрической энергии в тепловую.

Широкие возможности открылись в электродуговой технологии в результате появления устройств – плазматронов, генерирующих стабилизированные дуги. Стабилизация электрической дуги, осуществляемая внешним магнитным полем, газовым или водяным потоком, обеспечивает более интенсивный ввод тепла в обрабатываемые дугой объекты и позволяет в широких пределах регулировать плотность энергии в различных участках столба дуги и нагретого в столбе потока газа. В стабилизированной дуге резко ограничивается возможность ее пространственного перемещения, в том числе и при электродных зонах, что позволяет строго локализовать область максимального выделения ее энергии и обеспечить высокую стабильность параметров дуги в течение длительного времени.

Результатом появления стабилизированных электрических дуг явилось расширение области применения электродуговой технологии и появление новых технологических процессов. Это химический синтез, резка, сварка, получение чистых тугоплавких металлов, нанесение металлических и неметаллических покрытий, сфероидизация порошкообразных материалов, выращивание кристаллов, высокотемпературные исследования и т.д.

Переход на новые современные виды вооружений, которые по своим техническим характеристикам превосходят старый парк вооружения, приводит к необходимости утилизации большого количества техники, имеющей большие габариты и выполненной из толстолистовой стали и различных тугоплавких сплавов. Одним из наиболее экономичных способов утилизации крупногабаритных корпусов ракет, танков и т.д. является их резка при помощи современных плазматронов. Но основной проблемой применения плазматронов является невозможность разделки толстолистовых стальных (до 200 мм.), бронзовых (до 80 мм.) и медных (до 100 мм.) конструкций. Решение этой проблемы возможно при применении в плазматронах бинарной плазмообразующей смеси высокой теплопроводности (водород и аргон), используя принудительную закрутку анодной области (газово-вихревую, магнитную), что позволяет решить проблему сохранения стойкости электродов плазматрона катода и сопла при утилизации крупногабаритных толстолистовых корпусов (ракет, самолетов, бронированной техники, кораблей, подводных лодок и т. д.).

Широкая практика промышленного применения плазматронов показывает, что введение газов с высокой теплопроводностью, в первую очередь водорода, в состав плазмообразующей газовой смеси приводит к существенному изменению всего процесса плазменной обработки.

С одной стороны, обеспечивается максимальная эффективность использования плазматрона, как нагревателя, за счет повышения теплосодержания газа, прошедшего через дугу, и улучшения условий теплопередачи к нагреваемым дугой объектам. С другой стороны, ухудшаются условия функционирования плазматрона в результате снижения стойкости электродов плазматрона и нарушения устойчивости системы: «источник питания - дуга».

Следовательно, основной задачей, является определение факторов, обеспечивающих стойкость электродов плазматрона и устойчивость дуги при применении плазмообразующих газов с высокой теплопроводностью для промышленного использования плазматронов.

Указанная задача в настоящее время решена применительно к плазменной резке, одному из наиболее распространенных процессов плазменной обработки. В этом случае стойкость электродов обеспечивается в результате введения в состав плазмообразующей смеси, наряду с водородом,- аргона со строго определенным расходом. Устойчивость дуги обеспечивается в результате применения источников питания с крутопадающими внешними статическими характеристиками. Так была внедрена плазменная резка в водородосодержащих смесях, ставшая в результате этого универсальным методом раскроя металлов.

Другими перспективными областями применения плазменной обработки, получающими все более широкое распространение, являются нагрев порошкообразных материалов при нанесении покрытий и сфероидизации, а также сварка и переплав металлов. Условия функционирования плазматрона в этих процессах более тяжелое, чем при плазменной резке в связи с увеличением тепловых потоков в электроды. При плазменной сварке и переплаве это увеличение обусловлено снижением расхода плазмообразующего газа в соответствии с технологическими требованиями процесса. При плазменной же резке расход плазмообразующего газа практически не ограничивается.

При плазменном напылении и сфероидизации тепловые потоки в электроды возрастают в связи с тем, что анодная область дуги располагается внутри плазматрона, тогда как при плазменной резке анодная область находится вне плазматрона, на разрезаемом изделии.

Требования же к стойкости электродов плазматрона при плазменной сварке, переплаве и нагреве порошкообразных материалов более высокие, чем при плазменной резке, в связи с недопустимостью загрязнения обрабатываемых материалов продуктами эроззии электродов.

По этим причинам попытки ряда исследователей произвести простой перенос методов сохранения стойкости электродов плазматрона и устойчивости дуги, горящей в бинарной водородосодержащей газовой смеси, разработанных для плазменной резки, на процессы плазменной сварки, переплава, напыления и сфероидизации не дали результата. Поэтому требуется провести экспериментальное исследование причин снижения стойкости электродов плазматрона и устойчивости дуги, горящей в бинарной газовой смеси на основе газов с высокой теплопроводностью, и определить методы улучшения условий функционирования плазматрона. Результаты проведенных исследований могут быть использованы при разработке высокопроизводительной технологии демонтажа конструкций из толстолистовых тугоплавких сплавов

 

Вывод:

Плазменная резка и сварка металлов являются крайне перспективными методами  металлов, однако для повышения производительности и снижения стоимости обработки необходимо исследование причин снижения стойкости электродов плазмотрона и сопла плазмотрона при введении в бинарную плазмообразующую смесь газов с высокой теплопроводностью.

 

Список литературы

1.      Новосельцев, Ю.Г. Особенности исследования стабилизированных плазменных дуг /Ю.Г. Новосельцев, А.В. Мушенко, Е.А. Красовитова//Машиностроение: сб. науч. тр. / отв. ред. Е.Г. Синенко. – Красноярск: Сиб. Федер. Ун-т; Политехн. Ин-т, 2007. – С. 60-65.

2.      Коротеев, А.С. и др. Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчет / А.С. Коротеев, В.М. Миронов, Ю.С. Свирчук. – М.: Машиностроение, 1993.– 296 с.

Основные термины (генерируются автоматически): высокая теплопроводность, плазменная резка, устойчивость дуги, плазменная обработка, плазменная сварка, анодная область, плазмообразующий газ, электрическая дуга, электродуговая технология, стойкость электродов плазматрона.


Похожие статьи

Плазменная наплавка, упрочнение и выбор способа...

плазменная обработка, деталь, присадочный материал, порошковый материал, плазмообразующий газ, плазменное напыление, плазменная струя, плазменная наплавка, изношенный вал, схема установки.

Эффективный способ повышения прочности поверхностных слоев...

газотермическое напыление, сжатый воздух, материал, покрытие, плазмообразующий газ, горючий газ, детонационное напыление, плазменное напыление, электрическая дуга, обрабатываемое изделие.

Восстановление металлизацией деталей... | Молодой ученый

Плазменную струю получают путём нагрева плазмообразующего газа в электрической дуге, горящей в закрытом пространстве.

Скорость полет металлических частиц зависит от тока дуги и расхода плазмообразующего газа и составляет 150–200 м/с.

Диагностирование и выбор оптимального способа восстановления...

плазменная обработка, деталь, плазмообразующий газ, присадочный материал, газовая сварка, техническое обслуживание, правильный выбор способа восстановления, порошковый материал, плазменная наплавка...

Технология сжигания твердых бытовых отходов

Высокотемпературные печи представляют собой малые плазменные (электродуговые) печи.

В качестве плазмообразующего газа чаще всего используется водяной пар. Благодаря энергии электрической дуги при температуре 4000 °С отходы распадаются на...

Управление технологическими процессами с помощью магнитных...

Основными ионно-плазменными технологическими устройствами нанесения покрытия с помощью магнитных систем являются

Дуговой разряд подразделяется на катодную и анодную дугу.

Окислительная газификация частиц смолисто-сажевого аэрозоля...

Электрическая мощность плазмотрона, кВт.

Основные термины (генерируются автоматически): смолисто-сажевый аэрозоль, плазменная переработка ТРО, водяной пар, углекислый газ, содержание сажи, плазмообразующий газ, газовая фаза, шахтная печь...

Технология плазменной обработки режущего инструмента

Один из таких способов является плазменная обработка.

Плазменное упрочнение способствует повышению устойчивости к трещинам режущей стали.

Но применения плазменное упрочнение можно добиться снижения разброса показателя стойкости...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Плазменная наплавка, упрочнение и выбор способа...

плазменная обработка, деталь, присадочный материал, порошковый материал, плазмообразующий газ, плазменное напыление, плазменная струя, плазменная наплавка, изношенный вал, схема установки.

Эффективный способ повышения прочности поверхностных слоев...

газотермическое напыление, сжатый воздух, материал, покрытие, плазмообразующий газ, горючий газ, детонационное напыление, плазменное напыление, электрическая дуга, обрабатываемое изделие.

Восстановление металлизацией деталей... | Молодой ученый

Плазменную струю получают путём нагрева плазмообразующего газа в электрической дуге, горящей в закрытом пространстве.

Скорость полет металлических частиц зависит от тока дуги и расхода плазмообразующего газа и составляет 150–200 м/с.

Диагностирование и выбор оптимального способа восстановления...

плазменная обработка, деталь, плазмообразующий газ, присадочный материал, газовая сварка, техническое обслуживание, правильный выбор способа восстановления, порошковый материал, плазменная наплавка...

Технология сжигания твердых бытовых отходов

Высокотемпературные печи представляют собой малые плазменные (электродуговые) печи.

В качестве плазмообразующего газа чаще всего используется водяной пар. Благодаря энергии электрической дуги при температуре 4000 °С отходы распадаются на...

Управление технологическими процессами с помощью магнитных...

Основными ионно-плазменными технологическими устройствами нанесения покрытия с помощью магнитных систем являются

Дуговой разряд подразделяется на катодную и анодную дугу.

Окислительная газификация частиц смолисто-сажевого аэрозоля...

Электрическая мощность плазмотрона, кВт.

Основные термины (генерируются автоматически): смолисто-сажевый аэрозоль, плазменная переработка ТРО, водяной пар, углекислый газ, содержание сажи, плазмообразующий газ, газовая фаза, шахтная печь...

Технология плазменной обработки режущего инструмента

Один из таких способов является плазменная обработка.

Плазменное упрочнение способствует повышению устойчивости к трещинам режущей стали.

Но применения плазменное упрочнение можно добиться снижения разброса показателя стойкости...

Задать вопрос