Токар. Спеціальна технологія. 4 розряд. Тема 4. п. 4.1.

Плазмова обробка матеріалів

Навчальні питання

1. Поняття плазмової обробки

2. Різка металів плазмовою дугою

3. Приципова схема дугового плазмотрону

Поняття плазмової обробки

Плазмова обробка - обробка матеріалів низькотемпературної плазмою , що генерується дуговими або високочастотними плазматрона . При плазмовій обробці змінюється форма , розміри , структура оброблюваного матеріалу або стан його поверхні. Плазмова обробка включає: розділову і поверхневу різання , нанесення покриттів , наплавку , зварку , руйнування гірських порід ( плазмове буріння) .
Плазмова обробка набула широкого поширення внаслідок високої за промисловими стандартами температури плазми ( ~ 104 К) , великого діапазону регулювання потужності і можливості зосередження потоку плазми на оброблюваному виробі; при цьому ефекти плазмової обробки досягаються як тепловим , так і механічним дією плазми ( бомбардуванням вироби частинками плазми , що рухаються з дуже високою швидкістю - так званий швидкісний натиск плазмового потоку). Питома потужність, що передається поверхні матеріалу плазмовою дугою , досягає 105-106 Вт/см2 , у разі плазмового струменя вона складає 103-104 Вт/см2. Водночас тепловий потік , якщо це необхідно , може бути розосереджений , забезпечуючи «м'який» рівномірний нагрів поверхні , що використовується при наплавленні і нанесенні покриттів.

Різка металів плазмовою дугою

Плазмова різка металу - високоефективний, продуктивний і перспективний спосіб обробки металопрокату. Процес плазмової різки заснований на локальному розплавленні металу і видуванням рідкого металу потоком плазмоутворюючого газу.

t4 1


Розплавлення металу здійснюється сумісною дією електричної дуги, що горить між плазмотроном і оброблюваною деталлю і потоком плазмового газу. Плазмова різка дозволяє обробляти прокат чорних і кольорових металів і сплавів завтовшки до 60 мм, проте різати листи товще 30 мм економічно вигідніше газовою різкою.
Вона знаходить все більш широке застосування при обробці неіржавіючих сталей і кольорових сплавів на основі міді, алюмінію, титану. У виробництві металоконструкцій плазмова різка дозволяють точні деталі, що не потребують подальшої обробки. Застосування плазмової різки дозволяє відмовитися від подальшої обробки кромок для зварки

Приципова схема дугового плазмотрону

t4 2

Дуговий плазматрон постійного струму складається з наступних основних вузлів:

одного ( катода ) або двох ( катода і анода ) електродів , розрядної камери і вузла подачі плазмооутворюючої речовини ;
розрядної камери, яка може бути поєднана з електродами - так званими плазматрона з порожнистим катодом.
( Рідше використовуються дугові плазматрони , що працюють на змінній напрузі ; при частоті цієї напруги » 105 Гц - їх відносять до ВЧ плазматрона . )
Існують дугові плазматрони з осьовим і коаксіальним розташуванням електродів , з тороїдальними електродами , з двостороннім закінченням плазми , з витратними електродами (рис . 1 ) і т.д. Отвір розрядної камери , через яке закінчується плазма , називається соплом плазматрона (у деяких типах дугових плазматронов кордоном сопла є кільцевий або тороїдальний анод) . Розрізняють дві групи дугових плазматронов - для створення зовнішньої плазмової дуги ( зазвичай називається плазмовою дугою ) і плазмового струменя . У плазмотронах 1 -ї групи дугового розряд горить між катодом плазматрона і оброблюваним тілом , службовцям анодом. Ці плазматрони можуть мати як тільки катод , так і другий електрод допоміжний анод , малопотужний розряд на який з катода ( короткочасний або постійно палаючий ) « підпалює » основну дугу. У плазмотронах 2 -ї групи плазма , створювана в розряді між катодом і анодом , витікає зі розрядної камери у вигляді вузького довгого струменя.

t4 3

Рис . 4.1 . Схема дугових плазматронов : а - осьовий ; б - коаксіальний ; в с тороїдальними електродами ; г - двостороннього закінчення ; д - з зовнішньої плазмовою дугою ; е - з витрачаються електродами ( ерозійний ) ; 1 - джерело електроживлення; 2 - розряд ; 3 - плазмова струмінь ; 4 - електрод ; 5 - розрядна камера ; 6 - соленоїд ; 7 - оброблюване тіло.