АкцияАкцияАкция 

Конструкции основных узлов плазмотронов 3

На схемах 1 и 2 (рис. 1, в) рабочий газ поступает в камеру через одно или через несколько тангенциальных отверстий, просверленных в корпусе плазмотрона. Несколько отверстий обеспечивают большую равномерность распределения газа по окружности, но при этом усложняется система подачи газа в плазмотрон.


На схеме 3, рис. 1, в шайба-завихритель обеспечивает неплохое качество формирования столба, но она подвержена разрушению в результате теплового воздействия столба дуги и требует большой точности при сборке плазмотрона.
В сопло-завихритель газ подается через тангенциально-аксиальные каналы, профрезерованные на его внутренней поверхности. Особенно интересен двухсопловой вариант формирующей системы (схема 4, рис. 1, в) с двойным завихряющим газовым потоком [22]. При этом можно резко сократить длину канала сопла, заменив большую часть его кольцами стабилизированного газа, вращающимися вокруг столба дуги.
Недостаток такого вида сопла-завихрителя заключается в сложности его конструкции и, следовательно, в трудности его изготовления. Сопло, как наиболее часто изнашиваемая сменная деталь плазмотрона, должно быть простым в изготовлении.
Наиболее удачно функции завихрителя выполняет электрод, на наружной поверхности которого выполнена винтовая нарезка (схема 5, рис. 1, в).
При плотной посадке такого электрода в корпусе плазмотрона рабочий газ поступает в камеру по пазам, образованным винтовой нарезкой. При этом без существенного усложнения конструкции корпуса электрода обеспечивается высокое качество газовихревой стабилизации.
Чтобы конструктивный анализ основных узлов плазмотрона был полным, рассмотрим некоторые особенности сочленения этих узлов между собой.
Жесткая механическая связь электродного и соплового узла осуществляется с помощью изолятора. При выборе материала и конструкции изолятора следует учитывать, что он должен выдерживать высокое напряжение осциллятора, сохраняя механическую прочность и плотность при повышенной температуре и влажности, и, кроме того, он должен хорошо поддаваться точной механической обработке. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяет эпоксидная смола, обладающая высокими изолирующими свойствами (напряжение пробоя для нее составляет 20 — 30 кв./мм) и хорошим сцеплением с металлом, сохраняющая свои свойства при повышенных температурах (до 500 К), стойкая по отношению к влаге и различным агрессивным парам и газам. Изолятор может быть изготовлен из термостойкого стеклопластика типа АГ-4С, несколько уступающего по свойствам эпоксидной смоле. Основным недостатком этого материала является отсутствие адгезии с металлическими частями плазмотрона.
Изоляторы из перечисленных материалов изготовляют с помощью литья или прессования. При этом требуется специальная технологическая оснастка, поэтому применение этих материалов оправдывается только при серийном изготовлении плазмотронов. При изготовлении единичных плазмотронов целесообразнее выточить изолятор из эбонита или фторопласта. Однако эти материалы уступают указанным выше по своим диэлектрическим и прочностным свойствам.
Одним из условий стабильного горения дуги является точная центровка электрода и сопла при сборке плазмотрона. Отклонение в несколько десятых долей миллиметра может привести к образованию двойной дуги. Высокая точность центровки электрода и сопла может быть достигнута лишь при жесткой фиксации их взаимного расположения. Поэтому не рекомендуется проектировать плазмотроны с подвижными электродами, например, с целью возбуждения дуги путем замыкания электрода на сопло.
Обычно в плазмотронах для механизированной обработки для возбуждения дуги применяется осциллятор, обеспечивающий возбуждение дуги при зазоре между электродом и соплом не более 4 — 5 мм. В ручных плазменных горелках можно применять графитовый стержень, который кратковременно вводится в отверстие сопла и, замыкая промежуток электрод — сопло, возбуждает дежурную дугу. Однако такой способ возбуждения приводит к повышенному износу электрода и сопла.
Важным условием стабильного горения дуги в плазмотронах прямого действия является выполнение определенных размерных соотношений между диаметром катода dk, диаметром сопла dc и длиной канала сопла lc. На опыте эксплуатации плазмотронов установлено, что возможность двойного дугообразования исключается при двух условиях: dc? dk или lc? dc.
Величина диаметра катода, как уже отмечалось, определяется током дуги.
В плазмотронах косвенного действия, в которых исключено явление двойного дугообразования, длина канала сопла может превышать его диаметр в полтора-два раза и более. Чрезмерное превышение длины ограничивается явлением шунтирования дуги.
Приведенные размерные соотношения являются исходными при проектировании плазмотронов. При выборе прочих размеров плазмотрона следует в первую очередь исходить из его назначения. Например, вес и размеры плазмотрона, предназначенного для механизированного процесса, не столь ограничены по сравнению с весом и размерами ручных плазменных горелок.

Вернуться на Плазменная резка