Материал: 953

ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАЗМЕННОЙ

ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Физико-химические процессы при обработке металлов»

3

Введение

Настоящие методические указания ставят своей задачей знакомство с основами технологии плазменной обработки на примере широко распространенного аппарата для плазменной резки, сварки и пайки «Мультиплаз-2 500».

Цель лабораторной работы: изучение конструкции и принципа работы плазмотрона «Мультиплаз-2 500», получение практических навыков по использованию плазменной горелки в различных режимах.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. ПЛАЗМОТРОН

Плазмотрон, или плазменный генератор, – газоразрядное устройство для получения низкотемпературной (Т ≈ 104 К) плазмы. Плазмотроны используются главным образом в промышленности в технологических целях (плазменная обработка, плазменная металлургия, плазмохимия), но устройства, аналогичные плазмотронам, применяют и в качестве плазменных двигателей. Начало широкого использования плазмотронов в промышленной и лабораторной практике (и появление самого термина «плазмотрон») относится к концу 50-х – началу 60-х гг. ХХ века, когда были разработаны эффективные с инженерной точки зрения способы стабилизации высокочастотного разряда и дугового разряда, а также способы изоляции стенок камер, в которых происходят эти разряды, от их теплового действия. Соответственно наиболее широкое распространение получили дуговые и высокочастотные (ВЧ) плазмотроны.

Дуговой плазмотрон постоянного тока состоит из следующих основных узлов: одного (катода) или двух (катода и анода) электродов, разрядной камеры и узла подачи плазмообразующего вещества. Разрядная камера может быть совмещена с электродами в так называемых плазмотронах с полым катодом. Реже используются дуговые плазмотроны, работающие на переменном напряжении. При частоте этого напряжения ≈105 Гц их относят к ВЧ-плазмотронам. Существуют дуговые плазмотроны с осевым и коаксиальным расположением электродов, с тороидальными электродами, с двусторонним истечением плазмы, с расходуемыми электродами (рис. 1) и т.д. Отверстие разрядной камеры, через которое истекает плазма, называется соплом плазмотрона (в некоторых типах дуговых плазмотронов границей со-

4

пла является кольцевой или тороидальный анод). Различают две группы дуговых плазмотронов – для создания внешней плазменной дуги (обычно называется плазменной дугой) и плазменной струи. В плазмотронах 1-й группы дуговой разряд горит между катодом плазмотрона и обрабатываемым телом, служащим анодом. Эти плазмотроны могут иметь как один катод, так и второй электрод – вспомогательный анод, маломощный разряд на который с катода (кратковременный или постоянно горящий) «поджигает» основную дугу. В плазмотронах 2-й группы плазма, создаваемая в разряде между катодом и анодом, истекает из разрядной камеры в виде узкой длинной струи.