RU2053076C1

RU2053076C1 - Torch for plasma working

Info

Publication number: RU2053076C1
Authority: RU
Inventors: Л.А. Чкалов; В.А. Кузнецов; М.Н. Гамаюнов
Original assignee: Российский институт технологии машиностроения "Сириус"
Priority date: 1991-04-08
Filing date: 1991-04-08
Publication date: 1996-01-27

Abstract

FIELD: welding. SUBSTANCE: torch for plasma working has three nozzles: plasma-forming inner, central and outer. Outer surface of plasma-forming inner nozzle and inner surface of central nozzle are made equidistant and part of inner surface of plasma-forming nozzle bordering on outlet duct is produced in the form of surface of evolution with sinusoidal generatrix with distance C between its vortexes being equal to 1=(0.3-0.5) C, where C is distance between outer surface of plasma-forming nozzle and inner surface of central nozzle. Such design makes it possible to ensure stability of compressed arc during surfacing with inverse polarity. EFFECT: improved stability of compressed arc. 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для сварки и наплавки плазменной дугой, а именно к устройствам для наплавки поверхностей с использованием в качестве присадочного материала проволоки или порошка, подаваемых в зону сжатой дуги. The invention relates to devices for welding and surfacing by a plasma arc, and in particular to devices for surfacing surfaces using wire or powder supplied as a filler material to a zone of a compressed arc.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для плазменно-дуговой обработки электропроводных материалов, содержащее неплавящийся электрод, стабилизирующее и фокусирующие сопла. The closest in technical essence and the achieved result is a device for plasma-arc processing of electrically conductive materials, containing a non-consumable electrode, stabilizing and focusing nozzles.

Однако, в известном устройстве горелки вспомогательная дуга может образовываться в различных местах по высоте камеры, образованной внешней поверхностью водоохлаждаемого электрода и внутренней поверхностью стабилизирующего сопла, что приводит к эрозии поверхностей электрода и сопла и выходу из строя горелок. However, in the known device of the burner, an auxiliary arc can be formed in various places along the height of the chamber formed by the outer surface of the water-cooled electrode and the inner surface of the stabilizing nozzle, which leads to erosion of the surfaces of the electrode and nozzle and burner failure.

Цель изобретения обеспечение устойчивой работы горелки для наплавки на обратной полярности и увеличение срока ее эксплуатации. The purpose of the invention is to ensure stable operation of the torch for surfacing on the reverse polarity and increase its life.

На фиг. 1 показана горелка, разрез; на фиг. 2 узел I в увеличенном масштабе. In FIG. 1 shows a burner, section; in FIG. 2 node I on an enlarged scale.

Горелка содержит водоохлаждаемый неплавящийся электрод 1, плазмообразующее сопло 2, внутренняя поверхность которого образует с внешней поверхностью электрода камеру для возбуждения вспомогательной дуги 3. Горелка имеет среднее фокусирующее сопло 4, внутренняя поверхность которого образует с внешней поверхностью стабилизирующего сопла канал 5 для подачи присадочного порошка. В горелку также входят наружное сопло 6 для подачи защитного газа. Торцовая поверхность камеры 3 представляет собой поверхность вращения с синусоидообразной образующей с высотой между ее вершинами, равной (0,3-0,5)С, где С расстояние между внешней поверхностью плазмообразующего сопла и внутренней поверхностью фокусирующего сопла. Если высота l меньше 0,3 С (например, l=0,25 С), то устойчивая работа горелки не обеспечивается вследствие того, что вспомогательная дуга смещается вдоль оси горелки в камере, вызывая эрозию стенок камеры и электрода. Кроме того, не наблюдается дополнительного обжатия дуги, что приводит к дополнительному расходу плазмообразующего газа. Если l больше 0,5С (например, 0,6 С), то истечение плазмообразующего газа происходит в турбулентном режиме, что также отрицательно сказывается на работе горелки. The burner contains a water-cooled non-consumable electrode 1, a plasma-forming nozzle 2, the inner surface of which forms a chamber with an outer surface of the electrode for excitation of the auxiliary arc 3. The burner has a middle focusing nozzle 4, the inner surface of which forms a channel 5 for feeding the filler powder with the outer surface of the stabilizing nozzle. The burner also includes an external nozzle 6 for supplying a protective gas. The end surface of the chamber 3 is a rotation surface with a sinusoidal generatrix with a height between its vertices equal to (0.3-0.5) C, where C is the distance between the outer surface of the plasma forming nozzle and the inner surface of the focusing nozzle. If the height l is less than 0.3 C (for example, l = 0.25 C), then stable operation of the burner is not ensured due to the fact that the auxiliary arc moves along the axis of the burner in the chamber, causing erosion of the walls of the chamber and electrode. In addition, there is no additional compression of the arc, which leads to an additional consumption of plasma-forming gas. If l is greater than 0.5 ° C (for example, 0.6 ° C), then the outflow of the plasma-forming gas occurs in a turbulent mode, which also negatively affects the operation of the burner.

Горелка для наплавки сжатой дугой при работе на обратной полярности работает следующим образом. A torch for surfacing with a compressed arc when working on reverse polarity works as follows.

В камере 3 возбуждают вспомогательную дугу. Одновременно с этим в нее подают плазмообразующий газ. По каналу 5 с помощью транспоpтирующего газа вводят порошкообразный материал, который, пройдя через нижнюю часть камеры, попадает в сжатую дугу, а затем на изделие. Для предохранения от окисления сплавляемых поверхностей через канал между фокусирующим соплом 4 и защитным соплом 6 подают защитный газ. In the chamber 3, an auxiliary arc is excited. At the same time, plasma-forming gas is supplied to it. Powder material is introduced through channel 5 using a conveying gas, which, passing through the lower part of the chamber, enters a compressed arc, and then onto the product. To protect against oxidation of the alloyed surfaces, a protective gas is supplied through the channel between the focusing nozzle 4 and the protective nozzle 6.

Предлагаемая горелка в случае работы на обратной полярности обеспечивает устойчивость сжатой дуги вспомогательная дуга горит только в торцовой части камеры и не смещается по высоте горелки. При этом увеличивается степень обжатия дуги и уменьшается расход плазмообразующего газа, например, аргона, в 2 раза возрастает продолжительность работы горелки по сравнению с известными устройствами плазменных горелок при наплавке на обратной полярности. In the case of reverse polarity operation, the proposed burner ensures the stability of the compressed arc; the auxiliary arc burns only in the end part of the chamber and does not shift along the height of the burner. At the same time, the degree of compression of the arc increases and the consumption of a plasma-forming gas, for example argon, decreases, the burner operation time increases by 2 times in comparison with the known devices of plasma torches during surfacing on reverse polarity.

Claims

A PLASMA TREATMENT BURNER containing a non-consumable electrode located in an internal plasma-forming nozzle having a central output channel, as well as a middle and external nozzle, characterized in that, in order to ensure the stability of the compressed arc during surfacing on the reverse polarity, the outer surface of the plasma-forming nozzle and the inner the surface of the middle nozzle is made equidistant, and the part of the inner surface of the plasma-forming nozzle adjacent to the output channel is made in the form of a surface of revolution with nusoidal generatrix, the distance l between the vertices of which l = (0.3-0.5) • C, where C is the distance between the outer surface of the plasma forming nozzle and the inner surface of the middle nozzle.