4.8. Плазменная размерная обработка и сварка материалов

Плазменная струя, применяемая для технологических целей, представляет собой направленный поток частично или полностью ионизированного газа, имеющего температуру 10000...20000°С

Плазменная струя выделяется из токоведущего столба дуги дуговых плазменных головках (рис. 4.17). Дуговой разряд возбуждается в канале 2 между электродом 1 из вольфрама и соплом Канал 2 электрически изолирован от сопла и электрода. Вдоль дуги по каналу пропускают газ (аргон, гелий, азот, водород, метан и др.). Этот газ обжимает столб дуги 4, что повышает плотность его

Рис. 4.17. Схемы дуговых плазменных головок:

а — с раздельным соплом и каналом со струей, выделенной цз столба дуги;-щ с совмещенным соплом и каналом со струей, выделенной из столба дуги; в — с/ "^ метенными соплом й каналом со струей, совпадающей со столбом дуги; / — трод; 2— канал; 3 — охлаждающая вода; 4— столб дуги; 5— сопло; 6— плазме^

струя; Е — источник тока

энергии и температуру. Мощность столба повышается, газ при соударении с электронами ионизируется и выходит из сопла в виде ярко светящейся плазменной струи 6.

Применяют два основных плазменных источника нагрева: плаз­менную струю, выделенную из столба косвенной дуги, и плазмен­ную дугу, в которой дуга прямого действия совмещена с плазмен­ной струей.

Различают дуговые плазменные головки с раздельными (рис. 4.17, а) и совмещенными (рис. 4.17, б) соплом и каналом. Плазменная струя может быть выделена из столба или совпадать с ним (рис. 4.17, в). Струя, совпадающая с токоведущим столбом, используется для обра­ботки электропроводных материалов. Плазменная струя, выделенная из токоведущего столба дуги, используется как независимый источ­ник теплоты. Основная характеристика плазменной струи в качестве источника теплоты — это эффективная тепловая мощность, Дж/с,

где ц_и — эффективный КПД плазменного нагрева заготовки; U— напряжение дуги, В; I — ток дуги, А.

Эффективная тепловая мощность плазменной струи может ре­гулироваться изменением тока и напряжения дуги, расхода и со­става газа, диаметра канала и сопла, расстоянием между соплом и нагреваемым изделием. При среднем расходе газа для плазменной струи, выделенной из столба дуги, η_и = 30...50 %.

Плазменной струей можно проводить размерную обработку раз­личных материалов: металлов, полупроводников и диэлектриков. Плазменной струей проводят также резку материалов, особенно тех, резка которых другими способами затруднена, например меди, алюминия и др.

Процесс резки осуществляют путем расплавления и выдувания расплавленного материала потоком газа, имеющего скорость 300... 1000 м/с, и частичного испарения. Плазменной струей мож­но разрезать цветные металлы и сплавы, высоколегированные ста­ли, тугоплавкие металлы, керамику и прочее (практически все ма­териалы).

Плазменным методом обрабатывают заготовки из любых мате­риалов, выполняя прошивание отверстий, вырезку заготовок из листового материала, строгание, точение. При прошивании отвер­стий, разрезке и вырезке заготовок головку устанавливают пер­пендикулярно к поверхности заготовки, при строгании и точении — под углом 40...60°.

Принципиально новый метод изготовления деталей — это плаз­менное напыление с целью получения заданных размеров.

Плазменное напыление применяют и для получения деталей из напыляемого материала.

Контрольные вопросы

1. Перечислите, какие методы обработки относятся к электрофизическим, а какие к электрохимическим.

2. Какие работы можно выполнять электроконтактной, анодно-механической, электроабразивной и электроалмазной обработкой?

3. В чем суть этих методов, что в них общего и чем они различав

4. Вспомните, в чем суть электрохимической обработки, какие ее возможности, какие электролиты применяют при обработке различных металлов?

5. Какие особенности метода электроэрозионной обработки мет (ЭЭО), какие возможности у этого метода, какие импульсы используют при ЭЭО?

6. В чем суть электроискровой обработки, электроимпульсной обработки, высокочастотной ЭЭО? Что общего и каковы различия этих методов?

7. Какие работы можно выполнять методами ультразвуковой раз ной обработки, какие материалы можно обрабатывать этими метода

8. В чем суть размерной обработки световым лучом? Перечислите боты, которые можно выполнять этим методом.

9. Какие тепловые процессы имеют место при различных положе* фокуса луча ОКГ относительно обрабатываемой поверхности?

10. Что является инструментом при плазменной обработке и работы можно выполнять этим инструментом?

370