4. Плазменно-дуговая резка металлов
Плазма - это газ, состоящий из смеси электрически нейтральных молекул, положительно заряженных ионов и электронов, и нагретый до очень высокой температуры.
Наличие электрически заряженных частиц делает плазму чувствительной к воздействию электромагнитных полей, а поскольку такие поля являются легкоуправляемыми, то плазма тоже хорошо поддается управлению.
Суть плазменно-дуговой резки заключается в том, что металл проплавляется мощным дуговым разрядом, локализованным на очень малом участке поверхности с последующим удалением расплавленного метала из области реза с помощью высокоскоростного газового потока.
Рис. 4. Принципиальная схема процесса плазменно-дуговой резки:
1 — вольфрамовый электрод, 2 — медное водоохлаждаемое сопло, ,
3 — наружное сопло, 4— плазменная струя, 5— разрезаемый металл,
6— изоляционная шайба, 7— балластное сопротивление,
8 — источник питания
Схема плазменно-дуговой резки изображена на рис. 4.
Холодный газ подается в горелку и попадает в зону дугового разряда, где обретает свойства плазмы. Плазма затем истекает через отверстие малого диаметра в виде ярко светящейся струи с большой скоростью и температурой 30000 "С и выше.
Таблица 5
Примеры режимов плазменно-дуговой резки
Параметры резки |
Разрезаемый металл |
|
Ст. 3 толщиной 18 мм |
Сталь 1Х18Н9Т толщиной 20 мм |
|
Ток, А Напряжение дуги, В Диаметр электрода, мм Диаметр сопла, мм Расстояние от сопла до изделия, мм Расход аргона, л/мин. Расход воздуха, м3/час Скорость резки, м/ч |
300 65 4 3,5 5 10 5 60 |
340 75 4 3,5 5 10 5 40 |
В табл. 5 содержатся два примера режимов плазменно-дуговой резки.
В зависимости от электрической схемы плазменно-дуговая резка может выполняться независимой дугой и зависимой дугой. На рис. 5 приведены схемы плазменной резки дугой прямого действия (а) и дугой косвенного действия (б).
Рис. 95. Принципиальная схема процесса плазменно-дуговой резки:
a — прямого действия, б — косвенного действия
5. Дуговая резка под водой
В некоторых жидких средах, в том числе в воде, можно получить достаточно мощный дуговой разряд, который, имея высокую температуру и большую удельную тепловую мощность, испаряет и разлагает окружающую жидкость. Пары и газы, образующиеся при этом, создают вокруг дуги газовую защиту в форме газового пузыря. Таким образом, дуга на самом деле горит не в воде, а в газовой среде.
Газовая среда в этом случае будет состоять в основном из водорода, который образуется при термической диссоциации водяного пара. Кислород, который также образуется при диссоциации, будет окислять материал электрода.
Устойчивая сварочная дуга для подводной резки при использовании обычных источников питания может быть получена при применении металлических или угольных электродов.
Электроды для подводной резки должны иметь толстое водонепроницаемое покрытие, а поскольку оно будет плавиться медленнее стержня (так как охлаждается водой), то на электроде образуется «козырек», который способствует устойчивости газового пузыря и стабильному горению дуги.
Водонепроницаемость покрытия электрода достигается, как правило, пропиткой парафином. Для покрытия используется смесь железного сурика (80%) и мела (20%) с добавлением жидкого натриевого стекла для связки. Покрытие наносится окунанием. Для электродного стержня используется сварочная проволока Св-08 или Св-08 ГС.
Величину сварочного тока устанавливают из расчета 60-70 А на один миллиметр диаметра электрода. Напряжение дуги под водой несколько больше, чем при сварке на воздухе.
Дуговая резка под водой применяется при строительстве различных гидросооружений, ремонте судов и т. д.