Способ плазменно-дуговой обработки

 

О и И С А Н И Е {ii)7438I7

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сьпд-ву (22) Заявлено 23.05.77 (21) 2487760/25-27 (51) М. Кл а

В 23К 31/10 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.80. Бюллетень ¹ 24 (53) УДК 621.791.947. .55 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30,06.80 (72) Авторы изобретения

3. М. Баркан и И. С. Шапиро (71) Заявитель

4.Х Г -Г- (54) СПОСОБ ПЛАЗМБННО-ДУГОВОЙ ОБРДБОТН4 фйПВ !ц .,-, 1

Изобретение относится к способам плазменно-дуговой поверхностной резки и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при выплавке канавок различной глубины. 5

Известен способ плазмепно-дуговой обработки, при котором электрод перемещают возвратно-поступательно вдоль оси плазмотрона и одновременно осуществляют поперечные колебания дуги импульсными пото- 10 ками дополнительного газа, направленными под углом к столбу дуги, частоту подачи которых синхронизируют с частотой упомянутых перемещений электрода (1).

Известный способ, обеспечивая увеличе- 1О ние ширины Bûïëàâëÿåìoé канавки, не обеспечивает увеличения ее глубины. Попадание внутрь полости реза струи дополнительного газа оказывает охлаждающее воздействие на ванну расплавленного металла 20 при обработке нержавеющих сталей.

При использовании данного способа снижается эксплуатационная надежность плазмогенерируюших устройств, так как при значительном углублении электрода имеет место двойное дугообразование, а уменьшение углубления электрода не обеспечивает эффективного возрастания глубины выборки, так как при этом снижается мощность режущей дуги и ее проникающая способ- 30 ность. Кроме того, использование известного способа малоэффективно при выполнении многопроходной резки из-за шунтирования тока стенками канавки, полученной при выполнении предыдущих проходов.

Целью изобретения является повышение производительности путем увеличения глубины канавки, выполняемой за один проход.

Для этого поток дополнительного газа подают в момент времени, соответствующий минимальному углублению электрода, а

IIplI максимальном углублении электрода прекращают подачу дополнительного газа.

Прп обработке нержавеющих сталей на каждом последующем проходе уменьшают расход потока дополнительного газа.

При обработке углеродистых сталей на каждом последующем проходе изменяют амплитуду колебаний электрода.

На каждом последующем проходе повышают амплитуду колебаний электрода, при этом минимальное его углубление сохраняют постоянным, а увеличение амплитуды колебаний электрода обеспечивают увеличением максимального углубления электрода.

На каждом последующем проходе уменьшают амплитуду колебаний электрода, при этом максимальное углубление электрода

743817 сохраняют постоянным, а уменьшение амплитуды обеспечивают увеличением минимального углубления электрода.

На фиг. 1 изображена схема процесса плазменно-дуговой обработки при колебании дуги в полости реза потоком дополнительного газа, план; на фиг. 2 — временная зависимость амплитуды колебаний (углубления Й) электрода и расхода Q0, потока дополнительного газа; на фиг. 3 — схема процесса при минимальном углублении электрода, план; на фиг. 4 — то же, при максимальном углублении электрода; на фиг. 5 — выплавляемая канавка и схема горения дуги на лобовую кромку реза при минимальном углублении электрода, разрез; на фиг. б — то же, при максимальном углублении электрода.

Между электродом 1 и обрабатываемым изделием 2 возбуждают плазменную дугу

3. При этом электроду 1 сообщают возвратно-поступательные колебания, которые обуславливают изменение углубления электрода h во времени t, при этом максимальное углубление электрода принимают равным h<, а минимальное углу ление электрода принимают равным Й . Момент времени

4 характеризует максимальное углубление электрода, а момент времени 4 характеризует минимальное углубление электрода.

При минимальном углублении электрода в полость 4 камеры плазмотрона 5 по трубке б подают поток газа, отклоняющего плазменную дугу 3. Поток 7 дополнительного газа, поданного по трубке 8, воздействует на столб дуги и отклоняет плазменную дугу 3 от продольной оси ХХ выплавляемой канавки, что способствует увеличению ширины выплавляемой канавки 9. Затем увеличивают углубление электрода в полости

4 камеры плазмотрона и при этом прекращают подачу потока 7 дополнительного газа, отклоняющего дугу.

При углублении электрода, равном h>, поток дополнительного газа не воздействует на столб дуги. Вследствие того, что при этом возрастает длина столба дуги за счет увеличения длины участка, находящегося в камере плазмотрона, то возрастает и напряжение на дуге. Поэтому, несмотря на то, что величину тока режущей дуги сохраняют постоянной, условию ее горения при углублении электрода, равном h>, соответствует большая проницающая способность плазменной дуги.

Увеличение жесткости столба дуги обуславливает увеличение так называемого угла входа дуги в обрабатываемое изделие, который представляет собой угол между столбом дуги и наружной поверхностью оорабатываемого изделия в плоскости, перпендикулярной к обрабатываемому изделию. Поэтому, хотя при углублениях hi u

h> электрода угол наклона оси плазмотрона к обрабатываемому изделию а, сохраняют по5

l0

25 ,3()

4 стоянным, действительное значение угла наклона плазменной дуги различно. Чем больше углубление электрода в камере плазмотрона, тем больше значение угла входа дуги в изделие, характеризующее действительное значение угла наклона плазменной дуги. Затем вновь уменьшают углубление электрода в камере до значения

Й и но трубке 8 подают поток / дополнительного газа, в качестве которого обычно используют сжатый воздух. Воздействие этого потока обеспечивает отклонение столба дуги 3 в противоположную сторону по сравнению с подачей газа, отклоняющего дугу, по трубке б. Таким образом, поперечные отклонения столба дуги обеспечивают увеличение ширины выплавляемой канавки 9, в то время увеличение углубления электрода способствует тому, что плазменная дуга воздействует на нижнюю часть выплавляемой канавки.

Форма лобовой кромки 10 реза в различные моменты времени характеризует это различие в воздействии столба дуги на различные участки по глубине реза. Если поперечное отклонение столба дуги обеспечивает эффективное повышение ширины выплавляемой канавки, то повышение глубины утопления электрода обеспечивает увеличение глубины выборки. Таким образом, при данном столбе имеет место двухстадийное выплавлепие канавки. 1 лубина выборки Н> характеризует глуоину канавки, полученной при поперечных отклонениях дуги, в то время как Н вЂ” Hi характеризует глубину выборки, обеспечиваемую при увеличении глубины углубления электрода.

Так как поперечные отклонения столба дуги выполняют при минимальном углублении электрода в камере дугового плазмотрона, то отсутствует двойное дугообразование. Отсутствие воздействия потока дополнительного газа на столб дуги прн максимальном углублении электрода также способствует повышению долговечности сопла плазмотрона.

При выполнении многопроходной резки уменьшение расхода дополйительного газа при выполнении каждого последующего прохода способствует уменьшению амплитуды поперечных колебаний дуги. что уменьшает шунтирование степками канавки столба дуги, полученной при выполнении предыдущих проходов и способствует повышению глубины выборки при выполнении каждого последующего прохода.

Повышение эффективности выполнения многопроходной резки также обеспечивают и за счет изменения амплитуды продольных колебаний электрода при каждом проходе.

Для решения данной цели уменьшают амплитуду продольных колебаний электрода. Уменьшение это обеспечивают за счет повышения минимального углубления электрода, в то время как максимальное углуб743817 ление электрода сохраняют постоянным.

Такал схема процесса резки способствует предотвращению шунтирования стенками канавки столба дуги, полученной при выполнении предыдущих проходов.

Аналогичное решение обеспечивают и за счет повышения амплитуды колебаний электрода, при которой минимальное углубление электрода сохраняют постоянным, а изменение амплитуды колебаний электрода обеспечивают за счет повышения максимального углубления электрода. При такой схеме процесса на каждом последующем проходе повышают жесткость столба дуги, что способствует повышению углубления столба дуги в обрабатываемое изделие.

Примером выполнения данного способа явилась плазменно-дуговая выборка канавок на стали 10ХСНД. Резка выполнялась на токе 320 А с использованием в качестве плазмообразующего газа технического азота. Амплитуду колебаний электрода в камере плазмотрона изменяли от 5 до 12 мм с частотой 6 1/с. В качестве потока дополни. тельного газа использовали сжатый воздух, который подавали по двум трубкам, расположенным с обеих сторон плазмотрона.

Давление потока дополнительного газа было 4,5 кгс/см, его подача выполнялась синхронно с частотой колебаний электрода, то есть, при минимальном углублении электрода он подавался по одной из трубок под указанным давлением, и соответственно при максимальном углублении его подача прекрашалась, а при опускании электрода,чо углубления., равного 5 мм, поток дополнительного газа подавали по диаметрально противоположной трубке с другой стороны плазмотрона.

При скорости продольного перемещения 4О плазмотрона, равной 370 мм/мин, были получены канавки шириной 22 мм и глубиной 23 мм, прп этом иа кромках реза отсутствовалп заметные риски, связанные с колебаниями дуги поперек лобовой кромки 45 реза и вдоль лооовой кромки. Форма полученной канавки обеспечивала выполнение последующей ее заварки с помощью штучных электродов.

Формула изобретения

1. Способ плазменно-дуговой обработки, преимущественно многопроходной поверхностной резки, при котором электрод перемещают возвратно-поступательно вдоль осп плазмотрона и одновременно осуществ,чяют поперечные колебания дуги импульсными потоками дополнительного газа, направленными под углом к столбу дуги, частоту подачи которых синхронизируют с частотой упомянутых перемещений электрода относительно продольной оси плазмотрона, о тличà ющийся тем, что, с целью повышения производительности путем увеличения г.чубппы канавки, выполняемой за один проход. поток дополнительного газа по,чают в момент времени, соответствующий минимальному углублению электрода, а пои максималт ном углублении электпода прекращают подачу дополнительного газа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке нержавеющих сталей па каждом последующем проходе уменьшают расход потока дополните.чьного газа.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке углерочистых сталей на каждом последующем проходе изменяют амплитуду колебаний электрода.

4. Способ по пп. 1, 3, отличающийся тем, что на каж.чом последующем проходе повьцпают амплитуду колебаний электрода, при этом минимальное его углубление сохраняют постоянным, а увеличение амплитуды колебаний электрода обеспечивают увеличением максимального углубления электпода.

5. Способ по пп. 1, 3, отли lающийся тем, что на каждом последующем проходе уменьшают амплитуду колебаний электрода, при этом максимальное углубление электрода сохраняют постоянным, а уменьшение амплитуды обеспечивают увеличением минимального углубления электрода.

Источники информации, прппять|е Во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 243113, кл. В 23К 9/16, 1968.

L ((1

-"

1, /

/ !

1

1 2

5 о, г. ! !

Puz. 2

; 1

Л !

Р 3

jj1(2

/ г

3 (=

1 т, -ф

\ ; А; .,,,, + .,, С7: 3р I

Гр „, °,,С- - —;- - —.

) (j — — — — — — —..— —.- l

jj -juг. Ф

743817 фиг.5

Риа, á

Составитель Л. Суханова

Редактор Т. Морозова Техред Л. Куклина Корректор О. Тюрина

Заказ 1018/11 Изд. № 345 Тираж 1160 Подписное

HI1O «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, Я