Конструкции плазмотронов

Рис. 4.17. Конструкция плазмотронов с аксиальной (а) (прямого действия) и тангенциальной (б) (косвенного действия) подачей газа

Плазмотроны. Основным рабочим (режущим) инструментом при плазменной резке является плазмотрон. Существует большое разнообразие типов и конструкций плазмотронов. Наибольшее распространение получили плазмотроны постоянного тока с газовой стабилизацией дуги и со стержневыми электродами-катодами, преимущественно неплавящимися. Наиболее важными элементами плазмотронов являются катодный узел, формирующее сопло и узел стабилизации столба дуги. В качестве катодной вставки обычно используется вольфрам. Только в плазмотронах с водяной стабилизацией, получивших ограниченное распространение, применяется расходуемый графитовый электрод. [c.220]

Процесс выращивания монокристаллов с помощью плазменной дуги предъявляет к конструкции плазмотрона специфические требования. С одной стороны, нужно обеспечить аксиальную устойчивость плазменной дуги, что достигается ее газодинамическим сжатием. [c.450]

КОНСТРУКЦИИ ПЛАЗМОТРОНОВ И ИХ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ [c.41]

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ ПЛАЗМОТРОНА [c.41]

Конструкция плазмотрона с дугой, стабилизированной в канале жидкого азота, приведена на рис. 2.15 (плазмотрон расположен вертикально). Жидкий азот (или воздух) подается в цилиндрическую стальную камеру по двум тангенциальным каналам внутренним диаметром 2...4 мм. Снизу камера закрывается текстолитовой крышкой- [c.58]

На ширину реза и величину скоса влияют не только диаметр канала сопла, но также конструкция плазмотрона, плазменная установка, способные обеспечить самые благоприятные условия для возбуждения и под- [c.58]

В СССР и некоторыми зарубежными фирмами разработаны специальные конструкции плазмотронов, которые позволяют более полно использовать ценные свойства воды. Поскольку воду нельзя подать вместе с плазмообразующим газом в катодное пространство, так как это приводит к разрушению электрода и сопла, то ее подают отдельно газ в полость сопла, а воду в канал сопла. В канале сопла под воздействием высоких температур происходит ее интенсивное испарение, т. е. диссоциация на водород и кислород. При испарении 1 см воды образуется около 1700 см водяного пара. Плазменная дуга уплотняется, удлиняется и стабилизируется. Кроме того, увеличивается движущая масса, которая обеспечивает лучший перенос энергии и служит для удаления расплавленного металла и шлака из полости реза. [c.70]

Плазменные покрытия. Предпосылкой применения дуговой плазмы в качестве источника нагрева явилась возможность выделения из разрядного промежутка потока ионизированных частиц с высокими температурами, скоростью и энтальпией. В настоящее время разработано много конструкций плазмотронов, обеспечивающих получение потока термической плазмы в непрерывном режиме, с принудительным движением плазмообразующего газа через электрическую дугу. Получаемый таким образом поток плазмы характеризуется следующими энергетическими показателями температура в ядре потока 5000—10 000° К, скорость струи 300—600 м/сек, коэффициент теплопередачи 5000 ккал/см . С учетом этих параметров, а также возможности поддержания при напылении безокислительной среды плазменный метод дает возможность напыления любых кислородных и бескислородных тугоплавких соединений. [c.9]

Рис. 1. Конструкция плазмотрона (а) и структура плазменной струи (б), истекающей в вакуум (расчет графоаналитическим методом в соответствии с работой [2]).

Существующие работы по электроплазменным процессам и установкам разрозненны (отдельные данные опубликованы в периодической и патентной литературе, в тезисах докладов различных конференций и симпозиумов, выпущенных малыми тиражами) по многим вопросам отсутствуют необходимые обобщения и рекомендации. Так, нет подробного анализа существующих конструкций плазмотронов и их характеристик. Нет систематизированных сведений о практическом применении высокочастотной плазмы и электродуговой плазмы переменного тока и их эффективности по сравнению с плазмой постоянного тока. Слабо и бессистемно освещены различные способы ведения технологических процессов, особенно современных. Все это существенно сдерживает развитие и применение электроплазменных процессов в народном хозяйстве. [c.3]

Недостатками данного способа являются сложность конструкции плазмотрона, трудность распределения массового расхода газа по сечению разрядного канала, низкое теплосодержание потока плазмы в связи с большим расходом газа. [c.25]

К перечисленным параметрам можно добавить диаметр и материал катода, размеры катодной вставки, число секций межэлектродной вставки, расстояние между ними и их ширину. Однако эти параметры оказывают меньшее влияние на технологический процесс. Кроме того, конструкция плазмотрона может быть иной, например плазмотроны для резки металлов имеют, как правило, одно сопло, в плазмохимических процессах используются плаз.мо-троны одно- и двухкамерные с вихревой подачей газа и т. д. Для их характеристики могут быть приняты некоторые другие параметры, учитывающие специфику конструкции плазмотрона и установки, например конструктивные параметры реактора и закалочного устройства. [c.36]

Бурное развитие электроплазменных процессов предъявляет к плазмотронам новые и более высокие требования. В связи с тем, что для каждого технологического процесса применима одна вполне определенная конструкция плазмотрона, дающая высокий технико-экономический эффект, число требований, предъявляемых к плазмотронам, растет пропорционально количеству разработанных технологических процессов. Можно выделить основные требования, присущие наиболее широко распространенным плазмотронам [c.83]

В настоящее время имеется множество различных конструкций плазмотронов или, как их иногда называют, генераторов плазмы, подогревателей плазмы. Существующие плазмотроны можно разделить на группы. Это плазмотроны на постоянном и переменном токе, высокочастотные и сверхвысокочастотные плазмотроны, а также комбинированные. Такое разнообразие схем плазмотронов обусловлено в первую очередь различными требованиями технологических процессов и возможностями создания плазменных потоков с необходимыми параметрами. [c.85]

Конструктивные схемы построения плазмотронов уже рассматривались ранее под тем или иным углом зрения, например, как нагреватели газа [30, 31, 961, как плазмотроны для сварки, резки, напыления, наплавки, плавки и переплава металлов [27, 55, 95] или для плазмохимических процессов [82]. Однако до сих пор нет комплексного рассмотрения существующих схем и конструкций плазмотронов. [c.85]

Характерным для вышерассмотренных конструкций плазмотронов является поперечный обдув электрической дуги. В этом случае, особенно для дуг, сбалансированных магнитным полем [67 ], встречно с потоком плазмообразующего газа возникает течение [c.90]

Характерная конструкция плазмотрона с распределенной дугой (ПРД-9) представлена на рис. 49. Стержневые аноды, выполненные из меди, расположены равномерно вокруг оси плазмотрона и обдуваются, как и катод, небольшим расходом аргона. В качестве основного плазмообразующего газа используется воздух или другой агрессивный или химически активный газ. Максимальный ток на один электрод не должен превышать 150 А. Для обеспечения устойчивой работы распределенной дуги последовательно с каждым стержневым анодом включается балластное сопротивление. Как было показано ранее [81 ], критерий статической устойчивости для п параллельно включенных дуг имеет следующий вид [c.93]

Конструкции комбинированных плазмотронов во многом аналогичны конструкциям плазмотронов постоянного тока, а схемы подачи переменного тока в дуговой промен уток такие же, как и у рассмотренных выше плазмотронов. Основная особенность комбинированных плазмотронов заключается в том, что плазмотроны постоянного тока являются, как правило, вспомогательными и служат для создания плазмообразующей среды, обеспечивающей, [c.100]

Рассмотренные конструкции плазмотронов несомненно не исчерпывают все варианты этих устройств. Некоторые конструкции находятся в стадии разработок и исследований и проходят стадию доработок, другие — в ближайшее время будут созданы и заменят ныне существующие. Описанные принципиальные схемы плазмотронов являются основой для построения новых специфических технологических конструкций. [c.108]

В отличие от дуговых, ВЧ-плазмотроны исследованы намного меньше. Так, обобщений их электрических характеристик практически не проведено. Это создает определенные трудности по анализу их работы и выбору оптимальных параметров плазмотрона. В существующих теоретических и экспериментальных трудах рассматриваются в основном определенные конструкции плазмотронов и режимы их работы. Некоторые результаты исследова- [c.127]

Применимость данной зависимости была проверена на различных конструкциях плазмотронов и в широких пределах изменения параметров их работы. Так, к. п. д. двухкамерного плазмотрона можно рассчитать по следующей критериальной зависимости [c.143]

К. п. д. ВЧИ-плазмотронов. В зависимости от конструкции плазмотрона, диаметра разрядной камеры и расхода газа к. п. д. таких плазмотронов меняются в широких пределах. В качестве примера в табл. 10 представлены данные по к. п. д. ВЧИ-плазмотронов различной конструкции. [c.146]

Использование этих данных для других плазмотронов требует большой осторожности, так как они получены для одной определенной конструкции плазмотрона, имеющей свою специфику формирования плазменного потока. Кроме того, в этих таблицах приведены не все данные, характерные для технологического процесса. Так, например, для плазменного напыления не указываются дистанция обработки материала, атмосфера, в которой производится технологический процесс, способ подготовки напыляемого материала (сушка, отжиг и т. п.), число напыляемых слоев при формировании покрытия, условия на подложке, угол напыления и др. Это затрудняет отладку технологического процесса. [c.194]

Создание оптимальной конструкции плазмотрона для данного процесса. [c.200]

Покрытия наносились на малоуглеродистую и среднеуглеродистую сталь. Предварительно были проведены эксперименты по выбору оптимальных расхода плазмообразующего газа, расхода газа для подачи напыляемого материала, диаметра ппазмообразующего канала плазмогенератора, расстояния от плазмогенератора до образца и других параметров процесса, а также деталей конструкции плазмотрона. [c.206]

Приведенные в книге сведения позволяют выбрать оптимальные для конкретной задачи схему и конструкцию плазмотрона, а также рассчитать параметры системы его электропита 1ия. [c.3]

Возмонаюсть получения необходимш текущей информации о протекании рабочего процессе в плазмотроне, включая возможность проведения диагностики состояния газового потока в частности, в конструкцию плазмотрона должны быть включены места для установки термопар, окна для спектрального и фотографического анализа, места для установки датчиков давления, места для отбора проб газа с целью проведения физико-химического экспресс-анализа. [c.42]

Одна из конструкций плазмотронов этой схемы, рассчитанная на мощность в дуговом разряде до 300 кВт, приведена на [жс. 2.1. Для подачи рабочего тела разрядная камера имеет тангенциальные отвф-стия, позволяющие создавать вращательное движение газового потока. Газ подается в отверстия со скоростью, близкой к звуковой. [c.42]

Конструкция плазмотрона комбинированной схемы имеет много общего с конструкцией плазмотрсжа с вихревой стабилизацией разряда (аналогичны электроды, ра дные камеры, системы ввода рабочего тела), а отличие состоит в тс , что электроды снабжены соленоидами. Истечение высокотемпературного рабочего тела может быть двусторонним (через оба электрода) или односторонним (через один [c.53]

Требования, предъявляемые к конструкции плазмотрона, достаточно высоки. Он должен обеспечивать стабильное горение дежурной и основной дуги в рабочем диапазоне токов диэлектрическую прочность при высокочастотном поджиге дежурной дуги надежную защиту металла сварочной ванны от воздействия атмосферы безотказную работу наиболее теплонагруженных элементов — электрода и плазмообразующего сопла, а в случае необходимости простоту их замены возможность точной центровки электрода относительно канала плазмообразующего сопла и регулировки его продольного перемещения удобство и маневренность при сварке. [c.377]

Аргоно-плазменная резка приводит к появлению повышенной литой зоны и зоны термического влияния (ЗТВ) на кромках вырезанных деталей [14]. Форма реза характеризуется большим скосом кромок и наличием на их нижней грани трудноотделимого грата. Это обусловлено тем, что тепло плазменной дуги реализуется в основном в верхней части полости реза, вследствие чего стекающие по стенкам продукты резки в нижней части реза почти не раскисляются они недостаточно жидкотекучи и поэтому плохо удаляются газовой струей. Характерной особенностью резки с применением аргона является то, что эта плазмообразующая среда не требует высокого напряжения для возбуждения дуги и обеспечивает надежный устойчивый процесс. При этом применяется наиболее простой по конструкции плазмотрон с акисиальной подачей газа. Кроме того, аргоновая плазма по сравнению с другими средами заметно снижает образование вредных газов и аэрозолей. В связи с этим аргон чаще всего используется при ручной плазменной резке. [c.48]

При всем разнообразии конструкций все плазмотроны имеют три основных элемента электрод (при прямой полярности катод), сопло и изолятор. Последний разделяет электрод и сопло, находящиеся под разными электрическими потенциалами. Конструкция и материал этих элементов определяют основные эксплуатационные характеристики плазмотрона стойкость изнашивающихся деталей, стабильность работы и проплавляющую способность режущей дуги, т. е. в конечном итоге призводительность процесса резки и качество кромок вырезаемых деталей. Сказанное справедливо лишь в случае, если параметры перечисленных элементов взаимосвязаны, образуя систему, называемую дуговой камерой. Для каждой конструкции плазмотрона существует вполне определенная геометрия дуговой камеры, позволяющая получить наилучшие показатели, т. е. наибольшую скорость при высоком качестве поверхности резки. Схематичное изображение дуговой камеры и ее параметры, которые учитываются при оптимизации, приведены на рис. 5.2. Различают технологические и конструктивные параметры плазмотронов [42]. К первым относятся ток дуги /д, расход Q или давление р воздуха, а также других плазмообразующих газов. К конструктивным параметрам, в первую очередь, относятся параметры, характеризующие геометрию дуговой камеры плазмотрона это высота канала сОпл -Яе, радиус сопряжения канала [c.154]

Конструкция плазмотрона может быть установлена на любую плазморезательную машину, обеспечивающую его равномерное перемещение с заданной скоростью над разрезаемым металлом. Для его питания используется выпрямитель с напряжением холостого хода 500 Вис крутопадающей внешней характеристикой. [c.162]

По данным американских исследователей, при содержании кислорода в плазмообразующей азотнокислородной смеси 20—100% скорость резки стали повышается всего на 10—15%,. Применение улучшенного способа подачи кислорода для стабилизации плазменной струи при соответствующей конструкции плазмотрона, по данным ВПИИавтогенмаша, повышает скорость резки более существенно. Однако экономическая эффективность процесса азотнокислородной плазменной резки сталей может все же оказаться неконкурентоспособной в сравнении с газокислородной, поскольку необходимость применения газов в баллонах, в том числе кислоро 1,а, остается. [c.8]

СВЧ-разряд по своей физической природе мало отличается от ВЧЕ- и ВЧИ-разрядов, причем в СВЧ-диапазоне в зависимости от конструкции плазмотрона могут возбуждаться Е- и Н-разряды. Основным преимуществом СВЧ-разряда перед другими является то, что плазма в СВЧ-диапазоне поглощает более 95% подводимой мощности [49], при этод создаются благоприятные условия для получения термически неравновесной плазмы. К недостаткам относятся невысокие ресурс и к. п. д. установки, а также сложность оборудования. [c.23]

Конструктивные параметры плазмотрона. В ряде случаев конструкция плазмотрона для ведения какого-либо технологического процесса выбирается произвольно, без глубокого анализа процессов, протекающих в разрядном канале дугового, индукционного или других плазмотронов. Например, для плазменного напыления, сферондизации, дисперсизации порошков и других процессов обработки дисперсных материалов используются плазмотроны с самоустанавливающейся длиной дуги, в которых длина канала невелика и составляет, как правило, 5—6 калибров [/ = == (5- 6) I], а диаметр канала составляет 5—8 мм. [c.38]

Надежность конструкции плазмотрона. Она оппелеляется многими факторами простотой конструкции плазмотрона, широким распространением использованных в нем материалов, удобством монтажа и надежностью его сборки и разборки, исключающими возникновение нестабильностей формирования электрического разряда и т. д. [c.84]

Рассмотрение требований, предъявляемых к плазмотронам, можно было бы продолжить, в б0льп1ннстве случаев они являются специфическими для данной конструкции плазмотрона и требуют индивидуального анализа. [c.85]

Для повышения ресурса работы электродов в некоторых конструкциях плазмотронов используются расщепленные электроды, состоящие из двух коак-сиально расположенных и изолированных частей. Обычно наружная и внутренняя части этого электрода подключены к одному и тому же выводу трансформатора через вентиль, причем наружная часть электрода соединена с катодом, а внутренняя — с анодом вентиля. Отсюда внутренняя часть электрода всегда является катодом, а наружная — анодом, при этом дуга перебрасывается с одной части электрода на другую. Электроды данной конструкции можно изготовлять из определенных материалов. Например, внутреннюю часть электрода — из вольфрама с добавками тория или лантана, а наружную — из меди, так как она хорошо работает в качестве анода. [c.98]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...