RU2769869C1 - Устройство для пространственной стабилизации дуги - Google Patents
Устройство для пространственной стабилизации дуги Download PDFInfo
- Publication number
- RU2769869C1 RU2769869C1 RU2021118963A RU2021118963A RU2769869C1 RU 2769869 C1 RU2769869 C1 RU 2769869C1 RU 2021118963 A RU2021118963 A RU 2021118963A RU 2021118963 A RU2021118963 A RU 2021118963A RU 2769869 C1 RU2769869 C1 RU 2769869C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- arc
- cathode
- stabilization
- arc discharge
- Prior art date
Links
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 7
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000003094 perturbing effect Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электрометаллургии и может быть использовано для прецизионной сварки, наплавки и изготовления деталей способом 3D-печати из порошков тугоплавких металлов в гарнисаже, в изолированной атмосфере. Технический результат - повышение точности стабилизации пространственного положения дуги. Устройство для пространственной стабилизации дуги включает неплавящийся катод и анод, между катодом и анодом установлена пластина из диэлектрического материала с высокой температурой плавления с отверстием для электродугового разряда. Величина зазора в плоском слое между анодом и указанной пластиной обеспечивает формирование тороидального вихря, локализующего дуговой разряд и анодное пятно на оси катода. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области электрометаллургии и может быть использовано для прецизионной сварки, наплавки и изготовления деталей способом 3D-печати.
Возмущающее действие на плазму дугового разряда оказывают силы магнито- и газодинамической природы.
Из уровня техники известны устройства с вихревой и магнитной стабилизацией дугового разряда [Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчет./ А.С. Коротеев, В.М. Миронов, Ю.С. Свирчук. - М.: Машиностроение, 1993. - 296 с] - аналог. Рассмотренные схемы электротехнологических установок с параллельным и закрученным током газа в присутствии индуцированного магнитного поля эффективно используются на протяжении многих лет при резке и наплавке металла. Однако высокие скорости течения струи газа (вплоть до сверхзвуковых скоростей) делают предложенные устройства не пригодными для пространственной стабилизации дуги при изготовлении деталей способом 3D-печати из порошков тугоплавких металлов в гарнисаже, в изолированной атмосфере.
Из уровня техники известен электрод для дуговой плавки металлов [Борисенко Д.Н., Колесников Н.Н. // Патент РФ №2682553 от 19.03.2019 Бюл. №8.] - прототип. Неплавящийся электрод содержит цилиндрический корпус и снабжен соленоидом, выполненным из графита в виде однорядной спирали. Соленоид расположен коаксиально корпусу и включен последовательно в электрическую цепь дугового разряда. Технический результат заключается в формировании соленоидом магнитного поля вокруг дугового канала, которое сжимает плазму в радиальном направлении и стабилизирует ее течение в аксиальном направлении, позволяя вести процесс сварки в контролируемых условиях. Недостатком предложенного устройства является невозможность его работы при токах выше 10 А, вызванная собственным пинч-эффектом, усиленным магнитным полем соленоида.
Задачей настоящего изобретения является разработка устройства для пространственной стабилизации дуги, пригодного для применения в прецизионной сварке, наплавке и изготовления деталей способом 3D-печати из порошков тугоплавких металлов в гарнисаже, в изолированной атмосфере.
Поставленная задача решается с помощью кинетического дросселя, выполненного из пластины диэлектрического материала с высокой температурой плавления с отверстием для электродугового разряда.
На фиг. 1 представлена схема устройства для пространственной стабилизации дуги в составе сварочной головки, где цифрами обозначены: (1) - катод из вольфрамового стержня круглого сечения (2) - цанговый зажим; (3) - кинетический дроссель; (4) - тороидальный вихрь; (5) - столб дугового разряда; (6) - анод (деталь); (7) - держатель; (8) - графитовая пластина; (9) - керамический кронштейн; (10) - фланец; (11) - шток для перемещения сварочной головки вдоль поверхности детали. Анод (6) располагается на вращающемся столе с возможностью перемещения по вертикали (на фиг. 1 не показано). На фиг. 2 представлена фотография кинетического дросселя (3), выполненного из пластины сапфира с отверстием для электродугового разряда, закрепленного соосно с катодом (1).
Устройство работает следующим образом.
В изолированной атмосфере возмущающее действие на столб дугового разряда (5) оказывают силы газодинамической природы, представляющие собой при наличии больших градиентов температуры мощные конвективные потоки газа от анодного пятна в окружающее пространство. В предлагаемом устройстве управляющим параметром самоорганизации этих газовых потоков служит зазор между анодом (6) и кинетическим дросселем (3). При определенной величине зазора в плоском слое между анодом (6) и кинетическим дросселем (3) возникает критический переход с формированием тороидального вихря (4), локализующего дуговой разряд (5) и анодное пятно на оси катода (1).
Пример. Рабочий ток дуги 100 А, давление гелия 1 атм. Формирование тороидального вихря наблюдается при величине зазора между анодом и кинетическим дросселем 10 мм. Наблюдается стабилизация пространственного положения дуги, выражающаяся в том, что среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины шва в 4 раз меньше, чем в отсутствие кинетического дросселя.
Таким образом, предложенное устройство для пространственной стабилизации дуги является перспективным для прецизионной сварки, наплавки и изготовления деталей способом 3D-печати из порошков тугоплавких металлов в гарнисаже, в изолированной атмосфере.
Claims (1)
- Устройство для пространственной стабилизации дуги, включающее неплавящийся катод и анод, отличающееся тем, что между катодом и анодом установлена пластина из диэлектрического материала с высокой температурой плавления с отверстием для электродугового разряда, причем величина зазора в плоском слое между анодом и указанной пластиной обеспечивает формирование тороидального вихря.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021118963A RU2769869C1 (ru) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | Устройство для пространственной стабилизации дуги |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021118963A RU2769869C1 (ru) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | Устройство для пространственной стабилизации дуги |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2769869C1 true RU2769869C1 (ru) | 2022-04-07 |
Family
ID=81076018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021118963A RU2769869C1 (ru) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | Устройство для пространственной стабилизации дуги |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2769869C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2411112C2 (ru) * | 2009-03-26 | 2011-02-10 | Юрий Михайлович Агриков | Способ микроплазменной сварки металлов |
| US20120143184A1 (en) * | 2005-07-08 | 2012-06-07 | Nikolay Suslov | Plasma-generating device having a plasma chamber |
| US20180168022A1 (en) * | 2005-07-08 | 2018-06-14 | Plasma Surgical Investments Limited | Plasma-generating device, plasma surgical device and use of a plasma surgical device |
| RU2682553C1 (ru) * | 2018-04-12 | 2019-03-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Электрод для дуговой плавки металлов |
| RU2713186C1 (ru) * | 2019-07-09 | 2020-02-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Способ пространственной стабилизации дуги |
-
2021
- 2021-06-28 RU RU2021118963A patent/RU2769869C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120143184A1 (en) * | 2005-07-08 | 2012-06-07 | Nikolay Suslov | Plasma-generating device having a plasma chamber |
| US20180168022A1 (en) * | 2005-07-08 | 2018-06-14 | Plasma Surgical Investments Limited | Plasma-generating device, plasma surgical device and use of a plasma surgical device |
| RU2411112C2 (ru) * | 2009-03-26 | 2011-02-10 | Юрий Михайлович Агриков | Способ микроплазменной сварки металлов |
| RU2682553C1 (ru) * | 2018-04-12 | 2019-03-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Электрод для дуговой плавки металлов |
| RU2713186C1 (ru) * | 2019-07-09 | 2020-02-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Способ пространственной стабилизации дуги |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3575568A (en) | Arc torch | |
| US2898441A (en) | Arc torch push starting | |
| TWI606861B (zh) | 電漿炬 | |
| US3242305A (en) | Pressure retract arc torch | |
| US3731047A (en) | Plasma heating torch | |
| GB1007429A (en) | Improvements in arc producing apparatus | |
| WO1999056507A1 (en) | A nozzle for a plasma arc torch with an exit orifice having an inlet radius and an extended length to diameter ratio | |
| US4034250A (en) | Plasmatron | |
| WO2012138311A1 (ru) | Вакуумнодуговой испаритель для генерирования катодной плазмы | |
| US2941063A (en) | Plasma-jet torch apparatus and method relating to increasing the life of the back electrode | |
| RU2769869C1 (ru) | Устройство для пространственной стабилизации дуги | |
| CN110153539A (zh) | 一种利用环形磁场控制等离子电弧的焊接方法及装置 | |
| JP6674496B2 (ja) | スパークプラグ及びその製造方法 | |
| JP2523000B2 (ja) | プラズマ切断機の板材加工方法およびプラズマト―チ | |
| US2694129A (en) | Self-induced magnetic field controlled gas shielded-arc welding process and apparatus | |
| US3793468A (en) | Furnace apparatus utilizing a resultant magnetic field or fields produced by mutual interaction of at least two independently generated magnetic fields and methods of operating an electric arc furnace | |
| EP0371128B1 (en) | Cathode structure of a plasma torch | |
| RU2382118C1 (ru) | Вакуумно-дуговой источник плазмы | |
| EP3550940A1 (en) | Bar nozzle-type plasma torch | |
| RU2682553C1 (ru) | Электрод для дуговой плавки металлов | |
| USRE25088E (en) | Electrode | |
| US3811029A (en) | Plasmatrons of steel-melting plasmaarc furnaces | |
| US4803339A (en) | Hollow electrode and arc initiation method | |
| JP2012166261A (ja) | 溶接方法及び溶接装置 | |
| CN110870389B (zh) | 等离子切割方法及实施该方法的割炬 |