Плазмообразующая газовая смесь

 

Использование; плазменно-дуговая обработка горелкой с постоянно-возобновляющимся катодом. Сущность изобретения: плазмообразующая газовая смесь содержит , об.%: окись углерода 12-18; двуокись углерода 10-15; водород 0,5-2,5: азот остальное . Газовую смесь получают путем пропускания воздуха через нагретый углерод при 650-720°С.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 23 К 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4656989/08 (22) 02,01.89 (46) 07.05.92. Бюл. М 17 (71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им. 60-летия СССР и Институт электросварки им. Е,О. Патона (72) А,Ф,Аксенов, B.È,áàëàêèí, В.П.Белянский, Ю.С.Борисов, А,М.Гречкин, В.B,Åôèменко и M.Ã.Ôðèäëÿíä (53) 621.791.085(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 844178, кл. B 23 К 9/16, 1978.

Изобретение относится к электродуговой, преимущественно плазменной, обработке металлов плазменной горелкой с целью восстановления деталей и создания защитных покрытий с использованием для плазмообразования смесей газов, обеспечивающих возобновление электрода в процессе горения дуги.

Наиболее близкой к предлагаемой является газовая плазмообразующая смесь, используемая для плазменной обработки в плазмотронах с постоянно возобновляющимся катодом, содержащая моноокись углерода и химически активный газ (двуокись углерода или кислород).

Недостатками данной смеси являются окисление напыляемого материала, необходимость точной дозировки составляющих компонентов смеси во время обработки, содержащихся в баллонах под избытком давления, а также доставка баллонов с газами на рабочее место, Целью изобретения является повышение эффективности плазменной обработки.

Указанная цель достигается за счет использования газовой плазмообразующей

„„ Ж„„1731498 А1 (54) ПЛАЗМООБРАЗУЮЩАЯ ГАЗОВАЯ

СМЕСЬ (57) Использование; плазменно-дуговая обработка горелкой с постоянно-возобновляющимся катодом, Сущность изобретения: плазмообразующая газовая смесь содержит, об,%: окись углерода 12-18; двуокись углерода 10-15; водород 0,5-2,5; азот остальное, Газовую смесь получают путем пропускания воздуха через нагретый углерод при

650-720 С, смеси, содержащей, об.%: окись углерода

12-18; двуокись углерода 10-15; водород 0,52,5; азот остальное.

Присутствие в газовой смеси водорода в количестве 0.5-2,5 об,, обладающего высокой энтальпией, способствует быстрому прогреву напыляемого материала и основы, что повышает эффективность плазменной обработки и позволяет при этом избежать разрушение катода.

Сохранение соотношения оксида и диоксида углерода в указанных концентрационных пределах способствует постоянству скоростей испарения и осаждения углерода, обеспечивая работу катода длительное время в режиме постоянного возобновления.

Введение в состав рабочей смеси азота в количестве 69,5- 72,5 об.% способствует повышению эффективности процесса напыления, поскольку он, наряду с водородом, обладает высокой энергией ионизации, кроме того, создает инертную среду, предотвращающую окисление порошка напыляемого материала, и исключает участие жесткого окислителя (кислорода возду1731498

Составитель В,Ефименко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Д,Сычева

Редактор С.Пекарь

Заказ 1541 Тираж Подписное

BÍÈÈÏÈ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, yn,Гагарина, 101 ха) в процессе формирования постоянно возобновляющегося катода.

Указанную плазмообразующую смесь газов получают непосредственно в автономном генераторе при пропускании воздуха через нагретый от 650 до 720 С углерод, Пример 1, В плазмотроне с углеродсодержащим катодом зажигают дугу в среде плазмообразующей смеси газов, получаемой непосредственно в генераторе путем окисления углерода кислородом воздуха при 650 С. При этой температуре получают плазмообразующую смесь газов, содержащую, об.%: окись углерода 12; двуокись углерода 15; азот 72,5, водород 0,5. Дугу поддерживают на токе 150 А. Расход плазмообразующего газа 2000 л/ч. В указанных условиях дуга горит стабильно, катод постоянно возобновляется углеродом в результате диссоциации его окиси, о чем свидетельствует неизменность теплового потока в катод, определяемого калориметрически, При снижении температуры ниже 650 C концентрация двуокиси углерода растет, а окиси падает, поскольку константа равновесия реакции окисления углерода кислородом воздуха смещается при понижении температуры в сторону образования более устойчивого соединения — двуокиси углерода, Так, например, уже при 600 С концентрация двуокиси углерода возрастает до 20,5 об,% концентрация окиси углерода снижается до 1,5 об.%, азота 78 o6,%, водорода

0,01 об.%, но увеличение в плазмообразующем газе содержания окислителя (C02) выше 15 об.% приводит к снижению концентрации восстановителя (СО) ниже 12 об,% что не обеспечивает постоянства режима возобновления углеродного катода из углерода — продукта пиролиза оксида углерода, проявляющегося в выгорании углеродного эммитера катода, Пример 2. В плазмотроне с углеродсодержащим катодом зажигают дугу в среде плазмообразующей смеси газов, получаемой непосредственно в генераторе путем окисления углерода кислородом воздуха при 720"С. При данной температуре получают плазмообразующую смесь газов, содержащую, об.%: окись углерода 18; двуокись углерода 10; азот 69,5; водород 2,5; Дугу

5 поддерживают на токе 160 А. Расход плазмообразующего газа 2500 л/ч, B этих условиях формируется постоянно возобновляющийся катод, а в плазмообразующем газе отсутствует несвязанный

10 углерод.

При повышении температуры в генераторе выше 720 С увеличивается концентрация оксида углерода (восстановителя) за счет конверсии двуокиси углерода в оксид.

15 Так, при 800 С степень превращения двуокиси углерода в окись составляет 82%, что приводит к появлению несвязанного углерода в плазмообразующем газе и отложению его на катоде в виде сажи, тем самым

20 вызывая делокализацию катодного пятна.

Пример 3, В плазмотроне с углеродсодержащим катодом зажигают дугу в среде плазмообразующей смеси газов, получаемой непосредственно в генераторе при

25 окислении углерода кислородом воздуха при 690 С. При данной температуре получают плазмообразующую смесь газов, содержащую, об.%: оксид углерода 15; двуокись углерода 12; азот 72; водород 1, Дугу под30 держивают на токе 150 A. Расход плазмообразующего газа 2300 л/ч. Дуга горит стабильно, формируется постоянно возобновляющийся катод, а в плазмообразующем газе полностью отсутствует несвязанный уг35 лерод, Формула изобретения

Плазмообразующая газовая смесь для плазменной обработки плазмотроном с по40 стоянно возобновляющимся катодом, содержащая моноокись углерода и химически активный газ, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности процесса плазменной обработки, смесь дополни45 тельно содержит водород и азот при следующем соотношении компонентов, об.%, окись углерода 12-18; двуокись углерода 10-15; водород 0,5-2,5; азот остальное.