RU2826506C1

RU2826506C1 - Plasmatron for welding and surfacing

Info

Publication number: RU2826506C1
Application number: RU2023128538A
Authority: RU
Inventors: Алексей Сергеевич Пеленев; Ян Александрович Харинцев
Original assignee: Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель"
Filing date: 2023-11-02
Publication date: 2024-09-11

Abstract

FIELD: welding.

SUBSTANCE: invention relates to devices for plasma welding and surfacing of steels and titanium alloys. A protective ceramic nozzle 3 is installed on housing 1 of the plasmatron through sealing ring 2 by means of a threaded connection. Plasma-forming nozzle 5 is fixed on bushing 4 through seals 6 and 7. Inside plasma-forming nozzle 5 there is ceramic bushing 9, electrode assembly 10 is installed in bushing 4, which is attached through insulator 11 by means of a threaded connection with nut 12. An electrode 13 is installed in electrode assembly 10, which is fixed by clamping collet 14 when attached to the threaded connection of cap 15. Housing 1 has nozzle 16 for supply of cooling liquid, electrode assembly 10 having nozzle 17 for discharge of cooling liquid. Housing 1 has union 19 and channels 20 and 21 for supply of protective gas to closed annular channel 22, whence through holes uniformly arranged along circumference, protective gas is supplied into cavity between plasma-forming nozzle 5 and protective nozzle 3. Electrode assembly 10 has nozzle 23 for supply of plasma-forming gas through slots in clamping collet 14, longitudinal grooves on outer surface of ceramic bushing 9 into zone of plasma arc formation. Cooling circuit of electrode assembly and plasma-forming nozzle is made as single, note here that said annular cooling channel 22 of plasma-forming nozzle is formed in zone of its working part.

EFFECT: increased reliability, simplified design and maintenance of plasmatron, increased efficiency of plasma-forming nozzle cooling, provision of high stability of plasma arc.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области плазменной обработки металлов, а именно к устройствам для плазменной сварки и наплавки сталей и титановых сплавов и может найти применение в машиностроительной, судостроительной, автомобильной и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of plasma processing of metals, namely to devices for plasma welding and surfacing of steels and titanium alloys and can find application in mechanical engineering, shipbuilding, automotive and other industries.

Известен плазмотрон для сварки протяженных стыковых соединений плоских деталей, содержащий корпус, электрододержатель с электродом, плазмообразующее сопло, держатель плазмообразующего сопла с системой его водяного охлаждения. Электрододержатель с электродом закреплен в катодном блоке, плазмообразующее сопло с системой его охлаждения размещено в анодном блоке, между катодным и анодным блоками установлена изоляционная проставка с каналом для подвода плазмообразующего газа, а к анодному блоку со стороны свариваемого изделия прикреплена микрокамера с четырьмя роликовыми опорами (патент RU 69789 U1, МПК В23К 9/16).A plasma torch is known for welding extended butt joints of flat parts, comprising a housing, an electrode holder with an electrode, a plasma-forming nozzle, a plasma-forming nozzle holder with a system for its water cooling. The electrode holder with the electrode is secured in the cathode block, the plasma-forming nozzle with its cooling system is placed in the anode block, an insulating spacer with a channel for supplying plasma-forming gas is installed between the cathode and anode blocks, and a microchamber with four roller supports is attached to the anode block from the side of the welded product (patent RU 69789 U1, IPC B23K 9/16).

К недостаткам известного плазмотрона можно отнести сложность конструкции, заключающуюся в том, что катодный и анодный блоки соединяются между собой при помощи шпилек через изоляционную проставку, в которой выполнены каналы для подачи охлаждающей жидкости и плазмообразующего газа, это требует применение герметизирующих прокладок со стороны катодного и анодного блоков, выполненных точно по контуру изоляционной проставки и требующих высокой точности их установки при сборке плазмотрона, незначительное смещение прокладки приводит к образованию протечек и нарушению работоспособности плазмотрона. Кроме того, плазмотрон имеет большие габариты, закрывающие обзор зоны сварки и ограничивающие применение прижимных элементов сварочных установок; невозможность точного центрирования электрода относительно плазмообразующего сопла, вызванную значительным удалением электрододержателя от выставляемого конца электрода и отсутствием в конструкции центрирующих элементов, точное центрирования электрода является одним из основных параметров стабильного горения плазменной дуги; отсутствие изоляции между электродом и плазмообразующим соплом, что приводи к повышенному износу плазмообразующего сопла.The disadvantages of the known plasma torch include the complexity of the design, which consists in the fact that the cathode and anode blocks are connected to each other using studs through an insulating spacer, in which channels for feeding the coolant and plasma-forming gas are made, this requires the use of sealing gaskets on the side of the cathode and anode blocks, made precisely along the contour of the insulating spacer and requiring high precision of their installation during assembly of the plasma torch, a slight displacement of the gasket leads to the formation of leaks and disruption of the plasma torch operability. In addition, the plasma torch has large dimensions that block the view of the welding zone and limit the use of clamping elements of welding units; the impossibility of precise centering of the electrode relative to the plasma-forming nozzle, caused by a significant distance of the electrode holder from the exposed end of the electrode and the absence of centering elements in the design, precise centering of the electrode is one of the main parameters of stable combustion of the plasma arc; lack of insulation between the electrode and the plasma-forming nozzle, which leads to increased wear of the plasma-forming nozzle.

Ближайшим аналогом предлагаемого плазмотрона является плазмотрон (Патент RU 2259262 С1, МПК В23К 10/00), содержащий полый корпус со штуцерами для подвода и отвода охлаждающей жидкости, защитное и плазмообразующее сопла, закрепленные соответственно на наружной и внутренней поверхностях корпуса, установленный в корпусе электродный узел с системой его охлаждения и изолятор между электродом и плазмообразующим соплом, систему подвода защитного и плазмообразующего газов, кольцевой канал на наружной поверхности плазмообразующего сопла, расположенные в корпусе и соединенные с кольцевым каналом диаметрально противоположные каналы подвода и отвода охлаждающей жидкости. Каналы для подвода и отвода охлаждающей жидкости нижними концами выходят в проточку, выполненную в корпусе, соединяющуюся с нижней частью кольцевого канала, корпус дополнительно снабжен втулкой и изоляторами уплотнителями, в которые установлены электрически изолированно от корпуса плазмообразующее сопло и винт, резьбовое соединение которых обеспечивает герметизацию кольцевого канала, в полости винта установлен изолятор с закрепленным в нем электродным узлом.The closest analogue of the proposed plasma torch is a plasma torch (Patent RU 2259262 C1, IPC B23K 10/00), containing a hollow body with fittings for supplying and removing coolant, protective and plasma-forming nozzles, fixed respectively on the outer and inner surfaces of the body, an electrode unit installed in the body with a system for its cooling and an insulator between the electrode and the plasma-forming nozzle, a system for supplying protective and plasma-forming gases, an annular channel on the outer surface of the plasma-forming nozzle, diametrically opposite channels for supplying and removing coolant located in the body and connected to the annular channel. The channels for supplying and discharging the cooling liquid exit with their lower ends into a groove made in the housing, connecting with the lower part of the annular channel, the housing is additionally equipped with a bushing and sealing insulators, in which a plasma-forming nozzle and a screw are installed, electrically isolated from the housing, the threaded connection of which ensures the sealing of the annular channel, an insulator with an electrode unit fixed in it is installed in the cavity of the screw.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является то, что известная конструкция плазмотрона содержит электродный узел с автономной системой охлаждения, при изготовлении которого сложно обеспечить соосность запрессованного вольфрамового электрода, появляется необходимость в дополнительном контуре охлаждения. Кроме того, при такой конструкции электродного узла возникает сложность выставления расстояния и соосности между электродом и плазмообразующим соплом, что влияет на характеристики плазменной дуги, необходимость частой замены электродного узла в связи с необходимостью заточки вольфрамового электрода и его износом. К недостаткам известного плазмотрона можно отнести недостаточное охлаждение плазмообразующего сопла из-за значительного расстояния контура охлаждения и теплонагруженной части, что снижает эффективность охлаждения и приводит к частому выходу из строя данного элемента плазмотрона. Кроме того, форма внутренней поверхности плазмообразующего сопла и способ подачи плазмообразующего газа не обеспечивают стабильность горения плазменной дуги.The disadvantage of the known device adopted as a prototype is that the known design of the plasma torch contains an electrode unit with an autonomous cooling system, during the manufacture of which it is difficult to ensure the coaxiality of the pressed tungsten electrode, there is a need for an additional cooling circuit. In addition, with such a design of the electrode unit, there is a difficulty in setting the distance and coaxiality between the electrode and the plasma-forming nozzle, which affects the characteristics of the plasma arc, the need for frequent replacement of the electrode unit due to the need to sharpen the tungsten electrode and its wear. The disadvantages of the known plasma torch include insufficient cooling of the plasma-forming nozzle due to a significant distance between the cooling circuit and the heat-loaded part, which reduces the cooling efficiency and leads to frequent failure of this element of the plasma torch. In addition, the shape of the inner surface of the plasma-forming nozzle and the method of supplying the plasma-forming gas do not ensure the stability of the plasma arc combustion.

Все это в комплексе снижает надежность конструкции и ограничивает технологические возможности плазмотрона. Конструкция плазмотрона сложна в сборке деталей перед сваркой.All this together reduces the reliability of the design and limits the technological capabilities of the plasma torch. The design of the plasma torch is difficult to assemble parts before welding.

Общими признаками прототипа и заявленного изобретения являются:The common features of the prototype and the claimed invention are:

Плазмотрон содержит полый корпус со штуцерами для подвода и отвода охлаждающей жидкости; защитное и плазмообразующее сопла, закрепленные соответственно на наружной и внутренней поверхностях корпуса; установленный в корпус изолятор с закрепленным в нем электродным узлом с системой его охлаждения; систему подвода защитного и плазмообразующего газов. Система подвода защитного газа выполнена в виде расположенного в корпусе канала, выходящего в кольцевой канал и далее в полость между плазмообразующим и защитным соплами. Система охлаждения выполнена в виде расположенных в корпусе каналов подвода и отвода охлаждающей жидкости. Корпус снабжен втулкой, в которую через уплотнители установлено плазмообразующее сопло, резьбовое соединение которого с корпусом обеспечивает герметизацию кольцевого канала охлаждения плазмообразующего сопла,The plasma torch comprises a hollow housing with nozzles for supplying and removing coolant; protective and plasma-forming nozzles, respectively, fixed on the outer and inner surfaces of the housing; an insulator installed in the housing with an electrode unit fixed in it with a system for its cooling; a system for supplying protective and plasma-forming gases. The system for supplying the protective gas is made in the form of a channel located in the housing, which goes out into the annular channel and then into the cavity between the plasma-forming and protective nozzles. The cooling system is made in the form of channels for supplying and removing coolant located in the housing. The housing is equipped with a bushing, into which a plasma-forming nozzle is installed through seals, the threaded connection of which with the housing ensures the sealing of the annular cooling channel of the plasma-forming nozzle,

Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности, упрощение конструкции и обслуживания плазмотрона, повышение эффективности охлаждения плазмообразующего сопла, обеспечение высокой стабильности плазменной дуги.The technical objective of the present invention is to increase reliability, simplify the design and maintenance of the plasma torch, increase the efficiency of cooling the plasma-forming nozzle, and ensure high stability of the plasma arc.

При решении поставленной задачи достигаются следующие технические результаты:When solving the set task, the following technical results are achieved:

- обеспечение точного центрирования и выставления расстояния между электродом и плазмообразующим соплом за счет размещения прижимной цанги в электродном узле и керамической втулки во внутренней части плазмообразующего сопла;- ensuring precise centering and setting the distance between the electrode and the plasma-forming nozzle by placing the clamping collet in the electrode unit and the ceramic sleeve in the inner part of the plasma-forming nozzle;

- возможность использования единой системы охлаждения плазмообразующего сопла и электрода;- the possibility of using a single cooling system for the plasma-forming nozzle and electrode;

- возможность снятия и установки вольфрамового электрода для заточки, замены без полной разборки плазмотрона при работающей системе охлаждения;- the ability to remove and install a tungsten electrode for sharpening, replacement without completely disassembling the plasma torch with the cooling system running;

- повышение эффективности охлаждения плазмообразующего сопла путем подвода контура охлаждения максимально близко к теплонагруженной части, подвод контура обеспечен за счет выполнения контура наружной поверхности плазмообразующего сопла с одноступенчатым занижением в сторону торца в максимально теплонагруженной части;- increasing the efficiency of cooling the plasma-forming nozzle by supplying the cooling circuit as close as possible to the heat-loaded part; the supply of the circuit is ensured by making the circuit of the outer surface of the plasma-forming nozzle with a single-stage lowering towards the end in the most heat-loaded part;

- обеспечение высокой стабильности горения плазменной дуги за счет точного центрирования электрода, конусной формы внутренней поверхности плазмообразующего сопла, проточек на наружной поверхности керамической втулки;- ensuring high stability of plasma arc combustion due to precise centering of the electrode, conical shape of the inner surface of the plasma-forming nozzle, grooves on the outer surface of the ceramic sleeve;

- повышение срока службы защитного сопла и исключение необходимости электрической изоляции защитного и плазмообразующего сопел за счет использования керамического материала для изготовления защитного сопла;- increasing the service life of the protective nozzle and eliminating the need for electrical insulation of the protective and plasma-forming nozzles due to the use of ceramic material for the manufacture of the protective nozzle;

- обеспечение равномерного ламинарного потока защитного газа за счет выполненного в корпусе замкнутого канала с равномерно расположенными по окружности сквозными отверстиями, выходящими в полость между плазмообразующим и защитными соплами.- ensuring a uniform laminar flow of protective gas due to a closed channel made in the body with through holes evenly spaced around the circumference, exiting into the cavity between the plasma-forming and protective nozzles.

- исключение двойного дугообразования между электродом и корпусом за счет введения в конструкцию керамической втулки.- elimination of double arcing between the electrode and the body due to the introduction of a ceramic sleeve into the design.

Указанный технический результат достигается тем, что В плазмотроне, содержащем полый корпус со штуцерами для подвода и отвода охлаждающей жидкости, защитное и плазмообразующее сопла, закрепленные соответственно на наружной и внутренней поверхностях корпуса, установленный в корпус изолятор с закрепленным в нем электродным узлом с системой его охлаждения, систему подвода защитного и плазмообразующего газов, при этом система подвода защитного газа выполнена в виде расположенного в корпусе канала, выходящего в кольцевой канал и далее в полость между плазмообразующим и защитным соплами, а система охлаждения выполнена в виде расположенных в корпусе каналов подвода и отвода охлаждающей жидкости, кроме того корпус снабжен втулкой, в которую через уплотнители установлено плазмообразующее сопло, резьбовое соединение которого с корпусом обеспечивает герметизацию кольцевого канала охлаждения плазмообразующего сопла, согласно изобретению в электродном узле размещена прижимная цанга с прорезями, а во внутренней части плазмообразующего сопла размещена керамическая втулка с продольными проточками на наружной поверхности, образующие при закреплении электрода единый канал подачи плазмообразующего газа, при этом внутренняя поверхность плазмообразующего сопла в рабочей части выполнена конусной, кроме того в системе подачи защитного газа кольцевой канал выполнен замкнутым и имеет сквозные отверстия, равномерно расположенные по окружности и выходящие в полость между плазмообразующим и защитным соплами, а контур охлаждения плазмообразующего сопла и электрода выполнен единым и максимально приближен к максимально теплонагруженной части плазмообразующего сопла, при этом контур наружной поверхности плазмообразующего сопла имеет одноступенчатое занижение в сторону торца в максимально теплонагруженной части, также защитное сопло выполнено из керамического материала для исключения необходимости его электрической изоляции от плазмообразующего сопла.The specified technical result is achieved in that in a plasma torch comprising a hollow housing with fittings for supplying and removing a cooling liquid, protective and plasma-forming nozzles, respectively fixed on the outer and inner surfaces of the housing, an insulator installed in the housing with an electrode unit fixed in it with a system for cooling it, a system for supplying protective and plasma-forming gases, wherein the system for supplying the protective gas is made in the form of a channel located in the housing, exiting into an annular channel and then into a cavity between the plasma-forming and protective nozzles, and the cooling system is made in the form of channels located in the housing for supplying and removing a cooling liquid, in addition, the housing is provided with a bushing, into which a plasma-forming nozzle is installed through seals, the threaded connection of which with the housing ensures the sealing of the annular cooling channel of the plasma-forming nozzle, according to the invention, a clamping collet with slots is placed in the electrode unit, and in the inner part a ceramic sleeve with longitudinal grooves on the outer surface is placed in the plasma-forming nozzle, which form a single channel for feeding the plasma-forming gas when the electrode is secured, while the inner surface of the plasma-forming nozzle in the working part is made conical, in addition, in the shielding gas supply system, the annular channel is made closed and has through holes, evenly spaced around the circumference and exiting into the cavity between the plasma-forming and shielding nozzles, and the cooling circuit of the plasma-forming nozzle and the electrode is made single and is as close as possible to the most heat-loaded part of the plasma-forming nozzle, while the contour of the outer surface of the plasma-forming nozzle has a single-stage lowering towards the end in the most heat-loaded part, also the shielding nozzle is made of a ceramic material to eliminate the need for its electrical insulation from the plasma-forming nozzle.

На рис. представлен общий вид плазмотрона с продольным разрезом по системе подвода-отвода охлаждающей жидкости и системе подвода плазмообразующего и защитного газа.The figure shows a general view of the plasma torch with a longitudinal section through the system for supplying and removing the cooling liquid and the system for supplying the plasma-forming and protective gas.

Плазмотрон состоит из корпуса 1, установленного на нем через уплотнительное кольцо 2 при помощи резьбового соединения защитного керамического сопла 3, размещенной в корпусе 1 втулкой 4, на которую закрепляется при помощи резьбового соединения плазмообразующее сопло 5 через уплотнители 6 и 7, обеспечивая герметизацию кольцевого канала охлаждения 8 плазмообразующего сопла 5. Внутрь плазмообразующего сопла 5 установлена керамическая втулка 9 с продольными проточками на наружной поверхности, базирующаяся наружным диаметром по внутреннему диаметру плазмообразующего сопла 5. Во втулку 4 установлен электродный узел 10, который крепится через изолятор 11 при помощи резьбового соединения гайкой 12. В электродный узел 10 установлен электрод 13, который фиксируется прижимной цангой 14 с прорезями при закреплении на резьбовое соединение колпачка 15, электрод 13 устанавливается соосно с плазмообразующим соплом 5 за счет базирования его наружного диаметра по внутреннему диаметру керамической втулки 9. Корпус 1 имеет штуцер 16 для подвода охлаждающей жидкости в кольцевой канал охлаждения 8 вблизи теплонагруженной зоны, электродный узел 10 имеет штуцер 17 для отвода охлаждающей жидкости из канала охлаждения электрода 18. Корпус 1 имеет штуцер 19 и каналы 20 и 21 для подачи защитного газа в замкнутый кольцевой канал 22, имеющий сквозные отверстия, равномерно расположенные по окружности, для подачи защитного газа в полость между плазмообразующим соплом 5 и защитным соплом 3. Электродный узел 10 имеет штуцер 23 для подачи плазмообразующего газа по единому каналу -через прорези в прижимной цанге 14, продольные проточки на наружной поверхности керамической втулки 9 в зону образования плазменной дуги.The plasma torch consists of a housing 1, mounted on it through a sealing ring 2 by means of a threaded connection of a protective ceramic nozzle 3, a sleeve 4 placed in the housing 1, to which a plasma-forming nozzle 5 is fixed by means of a threaded connection through seals 6 and 7, ensuring the sealing of the annular cooling channel 8 of the plasma-forming nozzle 5. A ceramic sleeve 9 with longitudinal grooves on the outer surface is installed inside the plasma-forming nozzle 5, based on the outer diameter along the inner diameter of the plasma-forming nozzle 5. An electrode unit 10 is installed in the sleeve 4, which is fastened through an insulator 11 by means of a threaded connection with a nut 12. An electrode 13 is installed in the electrode unit 10, which is fixed by a clamping collet 14 with slots when fastened to the threaded connection of the cap 15, the electrode 13 is installed coaxially with plasma-forming nozzle 5 due to the basing of its outer diameter on the inner diameter of ceramic sleeve 9. Housing 1 has a nipple 16 for supplying coolant to annular cooling channel 8 near the heat-loaded zone, electrode unit 10 has a nipple 17 for removing coolant from the cooling channel of electrode 18. Housing 1 has a nipple 19 and channels 20 and 21 for supplying shielding gas to closed annular channel 22 having through holes uniformly located around the circumference for supplying shielding gas to the cavity between plasma-forming nozzle 5 and shielding nozzle 3. Electrode unit 10 has a nipple 23 for supplying plasma-forming gas through a single channel - through slots in clamping collet 14, longitudinal grooves on the outer surface of ceramic sleeve 9 into the plasma arc formation zone.

Контур охлаждения плазмообразующего сопла и электрода выполнен единым и максимально приближен к максимально теплонагруженной части плазмообразующего сопла 5, при этом контур наружной поверхности плазмообразующего сопла 5 имеет одноступенчатое занижение (на рис. позиция не указана) в сторону торца в максимально теплонагруженной части.The cooling circuit of the plasma-forming nozzle and the electrode is made as a single unit and is as close as possible to the most heat-loaded part of the plasma-forming nozzle 5, while the circuit of the outer surface of the plasma-forming nozzle 5 has a single-stage lowering (the position is not indicated in the figure) towards the end in the most heat-loaded part.

Защитное сопло 3 выполнено из керамического материала для исключения необходимости его электрической изоляции от плазмообразующего сопла 5.The protective nozzle 3 is made of ceramic material to eliminate the need for its electrical insulation from the plasma-forming nozzle 5.

Плазмотрон работает следующим образом. Плазмотрон подключается к источнику питания постоянного тока. Электрод 13 устанавливается в цангу 14 и совместно с цангой 14 в электродный узел 10, в котором фиксируется при закручивании колпачка 15, при этом рабочая часть электрода 13 за счет базирования его наружного диаметра по внутреннему диаметру керамической втулки 9 устанавливается соосно с плазмообразующим соплом 5. Через штуцер 23 подается плазмообразующий газ, который через специальные прорези в прижимной цанге 14, продольные проточки на наружной поверхности керамической втулки 9, образующие при закреплении электрода 13 единый канал, поступает внутрь плазмообразующего сопла 5, внутренняя поверхность которого выполнена конусной. Через штуцер 19 подается защитный газ, который через каналы 20 и 21 попадает в замкнутый кольцевой канал 22, откуда через сквозные отверстия, равномерно расположенные по окружности, подается в полость между плазмообразующим соплом 5 и защитным соплом 3, образуя равномерный ламинарный поток, защищающий зону сварки от воздействия окружающей атмосферы. Через штуцер 16 осуществляется подвод охлаждающей жидкости в кольцевой канал охлаждения 8 вблизи самой теплонагруженной зоны плазмотрона, оттуда охлаждающая жидкость поступает в канал охлаждения электрода 18 и отводится через штуцер 17, обеспечивая единую эффективную систему охлаждения плазмотрона с проточной циркуляцией. Производится зажигание дежурной дуги между электродом 13 и плазмообразующим соплом 5. После возбуждения дежурной дуги осуществляется зажигание основной дуги между электродом 13 и изделием. В зоне горения дуги плазмообразующий газ нагревается дугой и ионизируется, образуя при скоростном его истекании через отверстие в плазмообразующем сопле 5 плазменный поток. Изолятор 11 предотвращает образование короткого замыкания между корпусом 1 и электродным узлом 10, а керамическая втулка 9, кроме центрирования электрода 13 и равномерной подачи плазмообразующего газа, обеспечивает исключение двойного дугообразования между электродом 13 и корпусом 1. После зажигания основной дуги и установки рабочего значения сварочного тока, плазмотрон перемещается вдоль стыка свариваемых деталей.The plasma torch operates as follows. The plasma torch is connected to a DC power source. Electrode 13 is installed in collet 14 and together with collet 14 in electrode unit 10, in which it is fixed by screwing cap 15, while the working part of electrode 13, due to basing its outer diameter on the inner diameter of ceramic sleeve 9, is installed coaxially with plasma-forming nozzle 5. Plasma-forming gas is supplied through nipple 23, which through special slots in clamping collet 14, longitudinal grooves on the outer surface of ceramic sleeve 9, which form a single channel when electrode 13 is fixed, enters into plasma-forming nozzle 5, the inner surface of which is made conical. Shielding gas is supplied through nozzle 19, which enters closed annular channel 22 through channels 20 and 21, from where it is supplied through through holes evenly spaced around the circumference into the cavity between plasma-forming nozzle 5 and protective nozzle 3, forming a uniform laminar flow that protects the welding zone from the effects of the surrounding atmosphere. Cooling liquid is supplied through nozzle 16 into annular cooling channel 8 near the most heat-loaded zone of the plasma torch, from there the cooling liquid enters the cooling channel of electrode 18 and is discharged through nozzle 17, providing a single effective plasma torch cooling system with flow circulation. A pilot arc is ignited between electrode 13 and plasma-forming nozzle 5. After the pilot arc is excited, the main arc is ignited between electrode 13 and the product. In the arc combustion zone, the plasma-forming gas is heated by the arc and ionized, forming a plasma flow when it flows out quickly through the hole in the plasma-forming nozzle 5. The insulator 11 prevents the formation of a short circuit between the housing 1 and the electrode unit 10, and the ceramic bushing 9, in addition to centering the electrode 13 and uniformly supplying the plasma-forming gas, ensures the exclusion of double arcing between the electrode 13 and the housing 1. After the main arc is ignited and the working value of the welding current is set, the plasma torch moves along the joint of the parts being welded.

Заявленная конструкция плазмотрона по сравнению с прототипом надежна в работе, проста в сборке-разборке и обслуживании, обеспечивает повышение эффективности охлаждения плазмообразующего сопла, высокую стабильность плазменной дуги.The declared design of the plasma torch, in comparison with the prototype, is reliable in operation, easy to assemble, disassemble and maintain, provides increased efficiency of cooling of the plasma-forming nozzle, and high stability of the plasma arc.

Claims

A plasma torch for welding and surfacing comprising a hollow body, protective and plasma-forming nozzles secured respectively to the outer and inner surfaces of the body, an insulator installed in the body with an electrode unit secured therein, a system for supplying protective and plasma-forming gases, a cooling system including nozzles located in the body for supplying and removing cooling liquid and a cooling circuit for the electrode unit and the plasma-forming nozzle in the form of channels, wherein the system for supplying the protective gas comprises a channel located in the body that exits into an annular channel and then into a cavity between the plasma-forming and protective nozzles, and the body of the plasma torch is provided with a bushing on which a plasma-forming nozzle is installed through seals, connected by a threaded connection to the body to form a sealed annular cooling channel for the plasma-forming nozzle, characterized in that it is provided with a clamping collet installed in the electrode unit with slots for securing an electrode and a ceramic sleeve with longitudinal grooves on the outer surface located in the inner part of the plasma-forming nozzle with the formation of a single channel for feeding the plasma-forming gas when the electrode is secured, wherein the inner surface of the plasma-forming nozzle in its working part is made conical, the outer surface of the working part of the plasma-forming nozzle has a single-stage lowering towards its end, and the protective nozzle is made of a ceramic material, wherein the annular channel of the protective gas supply system is made closed with the possibility of the protective gas exiting through uniformly spaced through holes into the cavity between the plasma-forming and protective nozzles, and the cooling circuit of the electrode unit and the plasma-forming nozzle is made single, wherein the said annular channel for cooling the plasma-forming nozzle is formed in the area of its working part.