Разновидности газопламенных процессов

Газопламенная обработка. ...

1. Введение ……………………………………………………….………2
2. Плазменно-дуговая резка металлов………………………….………4 2.1 Резка плазменной дугой……………………………………..….…4 2.2 Схема процесса плазменной резки:………………………...….…5 2.3 Плазмотрон РДМ-2-66………………………………………..…...6
3. Для полуавтоматической плазменно-дуговой резки……….….…8
4. Плазменно-дуговая резка…………………………………….……9
4.1 Плазменно-дуговая резка…………………………………..……..10
5. Техника и технология плазменной наплавки……………………..17
6. Техника и технология плазменной наплавки………………….…..19
7. Техника безопасности при работе с плазмой……………………...21
8. список литературы……………….……………………………...…..22

Плазма - это частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы.В лабораторных условиях плазма образуется в электрическом разряде в газе, в процессах горения и взрыва. Термин “плазма” в физике был введен в 1929 американскими учеными И.Ленгмюром и Л.Тонксом. Плазма — четвертое агрегатное состояние вещества (после твердого, жидкого и газообразного), обладает электрической проводимостью, высокой теплопроводностью и теплоемкостью. Плазменная сварка – это сварка с помощью направленного потока плазменной дуги. Имеет много общего с технологией аргонной сварки.
Международные обозначения
PAW – Plasma Arc Welding – сварка плазменной дугой

Питание дуги при плазменной сварке, как правило, осуществляется переменным или постоянным током прямой полярности (минус на электроде).
Возбуждают дугу с помощью осциллятора. Для облегчения возбуждения дуги прямого действия используют дежурную дугу, горящую между электродом и соплом горелки. Для питания плазмообразующей дуги требуются источники сварочного тока с рабочим напряжением до 120 В, а в некоторых случаях и более высоким.
Для повышения температуры и мощности обычной дуги и превращения ее в плазменную используются два процесса: сжатие дуги и принудительное вдувание в нее плазмообразующего газа.

3. Для полуавтоматической плазменно-дуговой резки применяют полуавтоматы типа ПРП. Установка состоит из плазмотрона ПРП-1, выпрямителя ВДГ-500 и тележки. Плазмотрон полуавтомата состоит из цилиндрического корпуса с цанговым креплением вольфрамового электрода. Внутреннее сопло изолируют от катодной системы и включают в цепь вспомогательной дуги. Параллельно этой цепи включена разрядная цепь высокочастотного осциллятора. Это позволяет нажатием пусковой кнопки не только подать напряжение, но и возбудить дугу между катодом и внутренним соплом. Одновременно с возбуждением вспомогательной дуги включают двигатель передвижной тележки и вспомогательную дугу подводят к кромке разрезаемого металла, в момент соприкосновения с металлом возникает основная дуга. Резку прекращают нажатием кнопки.
Для плазменно-дуговой резки цветных металлов и сплавов, а также нержавеющих
СА-142 работает на смеси, аргона водорода азота
4. Плазменно-дуговая резка ( рис. 55) или, как ее еще называют, резка проникающей дугой заключается в глубоком проплавлении металла по линии реза дуговым разрядом, который направляется потоком высокотемпературного ионизированного газа, называемого плазмой. Эта же газовая струя удаляет расплавленный металл из места реза.
Схема плазменно-дуго-вой резки. Плазменно-дуговая резка является прогрессивным высокопроизводительным способом резки металлов. Она основана на глубоком проплавлении металла сжатой дугой в зоне резания и удалении частиц расплавленного металла газовым потоком.
Плазменно-дуговая резка является прогрессивным высокопроизводительным способом резки металлов. Она осуществляется глубоким проплавле-нием металла сжатой дугой в зоне резания и удалением частиц расплавленного металла газовым потоком. На рис. 79 представлена схема процесса. Ток постоянный прямой полярности. Под действием дуги газ разогревается до высокой температуры, более 10000 С, образуя плазму. Струя плазмы 6, имея высокую температуру и большую скорость истечения, проплавляет металл по линии реза 4 и выдувает расплавленный металл из полости реза.
Плазменно-дуговая резка заключается в проплавлении металла на узком участке по линии реза и удалении расплавленного металла струей плазмы, образующейся в дуге. Плазменная дуга применяется в основном для разделительной резки.
Плазменно-дуговая резка требует особо строгого соблюдения действующих правил эксплуатации электроустановок.
Плазменно-дуговая резка сопровождается сильным шумом, как правило, не превышающим допустимого санитарными нормами. В случае образования шума на уровне звукового давления 110 - 115 дБ ( это возможно при высоких напряжениях плазменной резки) необходимо применение защитных устройств от шума. Сила сварочного тока мало влияет на уровень шума.
Плазменно-дуговая резка вызывает образование большого количества газов и паров от разрезаемого металла. Большое содержание в воздухе около резчика даже таких газов, как азот и аргон, затрудняет дыхание и вызывает удушье. Особенно опасны пары окислов меди и цинка, образующиеся при резке меди и латуней. Поэтому при резке сжатой дугой требуется кроме общеобменной также и местная вентиляция.
Схема двойной дуги. Плазменно-дуговая резка заключается в проплавлении металла на узком участке по линии реза и удалении расплавленного металла струей плазмы, образующейся в дуге. Плазменная дуга применяется главным обрачом для разделительной резки.
Плазменно-дуговая резка требует особо строгого соблюдения действующих правил эксплуатации электроустановок.
Плазменно-дуговая резка / вызывает образование большого количества газов и паров от разрезаемого металла. Большое содержание в воздухе около резчика даже таких газов, как азот и аргон, затрудняет дыхание и вызывает удушье. Особенно опасны пары окислов меди и цинка, образующиеся при резке меди и ла-туней. Поэтому при резке сжатой дугой требуется, кроме общеобменной, также и местная вентиляция.
Режимы поверхностной воздушно-дуговой резки на постоянном токе. Плазменно-дуговая резка основана на способности сжатой дуги глубоко проникать в металл, проплавляя его. Частицы расплавленного металла удаляются из разреза газовым потоком дуги.
4.1 Плазменно-дуговая резка заключается в проплав-лении металла плазменной дугой по линии реза и удаления расплавленного металла струей плазмы, образующейся в дуге.
Плазменно-дуговую резку выполняют плазменной дугой и плазменной струей. При резке плазменной дугой металл выплавляется из полости реза направленным потоком плазмы, совпадающим с токоведущим столбом создающей его дуги прямого действия. Этим способом разрезают толстые листы алюминия и его сплавов ( до 80 - 120 мм), высоколегированную сталь и медные сплавы.
Плазменно-дуговую резку рекомендуется применять для вырезки деталей и отверстий различной конфигурации, а также деталей, не требующих последующей механической обработки; для резки труб профилей; для подготовки кромок под сварку на заводах монтажных заготовок, базах и монтажных площадках, а также непосредственно на монтаже. Плазменно-дуговая резка в отличие от кислородной позволяет производить резку различных металлов на одном и том же оборудовании с минимальной деформацией, высокой скоростью и производительностью резки.
Плазменно-дуговую резку выполняют плазменной дугой и плазменной струей. При резке плазменной дугой расплавленный металл удаляется из полости реза направленным потоком плазмы, совпадающим с токоведущим столбом создающей его дуги прямого действия.
Плазменно-дуговую резку можно применять для резки легированных и углеродистых сталей, чугуна, цветных металлов и их сплавов. Наиболее рационально и экономично применение ее при резке высоколегированных сталей, цветных металлов и их сплавов.
Плазменно-дуговую резку целесообразно применять главным образом на машинах, так как высокие скорости резки сильно затрудняют управление процессом. Например, сталь толщиной 1 5 мм аппаратом мощностью 50 кВт режется со скоростью 20 м / мин, а сталь толщиной 10 мм-со скоростью 3 4 м / мин. С увеличением электрической мощности плазмы скорость резки еще больше возрастает. Современные плазмотроны имеют электрическую мощность 150 кВт и более; толщина разрезаемых листов достигает 100 мм.
Схема процесса плазменно-дуговой резки ( сжатой дугой. Плазменно-дуговую резку целесообразно применять при обработке металлов, которые трудно или невозможно резать другими способами, или когда плазменно-дуговая резка оказывается наиболее экономичной, или обеспечивает скорости резки, согласующиеся с принятыми в технологии обработки того или иного изделия. Плазменно-дуговой резкой обрабатывают алюминий и его сплавы; медь и ее сплавы; нержавеющие высоколегированные стали; низкоуглеродистую сталь; чугун; магний и его сплавы; титан. Наиболее экономична резка алюминия и его сплавов, меди и высоколегированных ( нержавеющих) сталей.
Резак РДМ-2-66 для плазменно-дуговой резки. Плазменно-дуговую резку производят как вручную, так и механизированным способом с помощью газорезательных машин, обеспечивающих необходимую скорость перемещения плазменно-дугового резака: от 50 до 4000 мм / мин для легких и от 50 до 10 000 мм / мин для тяжелых машин.
Плазменно-дуговую резку применяют при резке металлов, которые невозможно или трудно резать другими способами, например, при резке коррозионностойких легированных сталей, алюминия, магния, титана, чугуна и меди.
Плазменно-дуговую резку применяют для металлов, которые нельзя разрезать другими способами резки, например для резки высоколегированных сталей, алюминия, меди, латуни, бронзы и их сплавов.
Резак РПД-2-65. Плазменно-дуговую резку тонкостенных труб вели в среде активных газов резаком типа РПД-2-65 ( рис. 2), в котором осуществлена разделительная подача плазмообразующих газов: кислород подается но боковому каналу; азот - по центральному. Вспомогательная дуга возбуждается на промежуточное сопло, являющееся одновременно защитным.
Процесс плазменно-дуговой резки носит точечный характер; при этом тепло в основном затрачивается на нагрев поверхностных слоев разрезаемого металла. Кроме того, большие капитальные вложения и расходы электроэнергии затрудняют внедрение этого способа резки для обработки средних толщин.
Режимы плазменно-дуговой резки рекомендуется подбирать практическим путем в соответствии с конкретными условиями.
Схема плазменно-дуговой резки. Способ плазменно-дуговой резки в настоящее время широко применяется в промышленности для резки легированных сталей толщиной до 40 мм и алюминиевых сплавов толщиной до 100 мм. При резке струей дуговой плазмы ( рис. 18) металл выплавляется струей дуговой плазмы, имеющей температуру около 10000 - 15 000 С. Постоянный ток от источника тока 3 подводится к заточенному на конус вольфрамовому электроду 4 и формирующему дугу медному соплу 2, охлаждаемому водой. Разрезаемое изделие в цепь от источника тока не включается.
Для плазменно-дуговой резки применяют источники питания дуги постоянного тока с крутопадающими вольт-амперными характеристиками.
Применение плазменно-дуговой резки нецелесообразно, так как и с подогревом и без него появляются трещины глубиной до 3 мм.
Сущность плазменно-дуговой резки заключается в проплавлении металла концентрированным дуговым разрядом в виде плазменной струи. Плазменная струя представляет собой направленный поток ионизированных частиц газа, имеющего температуру 10000 - 20000 С.
Применение плазменно-дуговой резки нецелесообразно, так как и с подогревом и без него появляются трещины глубиной до 3 мм.
Для плазменно-дуговой резки ВНИИавтогенмашем разработана шарнирная машина АСШ-4 типа МПЛ-1 с магнитным копировальным устройством. Машина снабжена пантографическим устройством, что позволяет получать заготовки в точном соответствии с шаблоном в том случае, если ось резака не совпадает с осью магнитного пальца. В качестве плазмообразующих газов используются водород, азот, кислород. Резак имеет водяное охлаждение.
Применение плазменно-дуговой резки нецелесообразно, так как и с подогревом и без него появляются трещины глубиной до 3 мм.
Для плазменно-дуговой резки применяется специальное оборудование, которое питается электрической энергией. Основным элементом при плазменной резке является режущий плазмотрон. В ручном плазмотроне имеется устройство для управления рабочим циклом резки - подачей и перекрытием газов, зажиганием вспомогательной дуги.
Резак РДМ-2-66 для плазменно-дуговой резки. Для плазменно-дуговой резки применяют специальное оборудование, которое питается электрической энергией. Основным элементом при плазменной резке является режущий плазмотрон. В ручном плазмотроне име-ется устройство для управления рабочим циклом резки-подачей и перекрытием газов, зажиганием вспомогательной дуги.
Для полуавтоматической плазменно-дуговой резки применяют полуавтоматы типа ПРП. Установка состоит из плазмотрона ПРП-1, выпрямителя ВДГ-500 и тележки. Плазмотрон полуавтомата состоит из цилиндрического корпуса с цанговым креплением вольфрамового электрода. Внутреннее сопло изолируют от катодной системы и включают в цепь вспомогательной дуги. Параллельно этой цепи включена разрядная цепь высокочастотного осциллятора. Это позволяет нажатием пусковой кнопки не только подать напряжение, но и возбудить дугу между катодом и внутренним соплом. Одновременно с возбуждением вспомогательной дуги включают двигатель передвижной тележки и вспомогательную дугу подводят к кромке разрезаемого металла, в момент соприкосновения с металлом возникает основная дуга. Резку прекращают нажатием кнопки.
Для ручной плазменно-дуговой резки используют плазморез РДМ-2-66-А, работающий на смеси аргона, водорода и азота и позволяющий резать металлы толщиной до 80 мм при максимальном токе до 450 А.
Для полуавтоматической плазменно-дуговой резки применяются полуавтоматы типа ПРП.
Для полуавтоматической плазменно-дуговой резки применяют полуавтоматы типа ПРП. Установка состоит из плазмотрона ПРП-1, выпрямителя ВДГ-500 и тележки.
Для плазменно-дуговой резки цветных металлов и сплавов, а также нержавеющих сталей применяют установку УРПД-67. Установка работает на аргонно-водородной или азотно-водородной смесях. В качестве источников питания применяют два сварочных преобразователя ПСО-500, которые включают последовательно. Плазмотрон для ручной резки снабжается тележкой. Плазменная струя вытекает через мундштук, дежурная дуга горит между мундштуком и электродом.
Для плазменно-дуговой резки цветных металлов и сплавов, а также нержавеющих сталей применяется установка УРПД-67. Установка работает на аргоно-дуго-вой или азотно-водородной смесях. В качестве источников питания применяются два сварочных преобразователя ПСО-500, которые включаются последовательно. Плазмотрон для ручной резки снабжается тележкой. Плазменная струя вытекает через мундштук, дежурная дуга горит между мундштуком и электродом.
Для плазменно-дуговой резки цветных металлов и сплавов, а также нержавеющих сталей применяют установку УРПД-67. Установка работает на аргонно-ду-говой или азотно-водородной смесях. В качестве источников питания применяют два сварочных преобразователя ПСО-500, которые включают последовательно. Плазмотрон для ручной резки снабжается тележкой. Плазменная струя вытекает через мундштук, дежурная дуга горит между мундштуком и электродом.
Резак РПД-1-64 для. Для полуавтоматической механизированной разделительной плазменно-дуговой резки ВНИИавтогенмашем создан полуавтомат ППД-1-65. Прямолинейная резка полуавтоматом производится по направляющему уголку или гибкому рельсу, резаком по окружности с помощью циркульного устройства, направление резки по криволинейной траектории осуществляется рукой оператора.
После плазменно-дуговой резки алюминиевого сплава типа АМц у кромки реза аналогично образуется зона температурного влияния ( рис. 2 6), характеризующаяся участком со столбчатой структурой твердого раствора алюминия и эвтектикой А1 МпА16, которая располагается по границам зерен, и участком с увеличенным зерном, переходящим в исходную структуру.
При плазменно-дуговой резке требуется: более сложное оборудование и обслуживание; применение водяного или воздушного охлаждения; более высокая квалификация резчика.
Резак РПД-1-64. При плазменно-дуговой резке применяют аргон состава А ( ГОСТ 10157 - 62); технический азот 1-го сорта ( ГОСТ 9293 - 59); смесь аргона с водородом 1-го сорта ( ГОСТ 3022 - 70); реже применяют гелий и аммиак.
При плазменно-дуговой резке возможно насыщение газами металла поверхности реза. Это явление особенно заметно при воздушно-плазменной резке низкоуглеродистых сталей, когда металл вблизи поверхности реза интенсивно насыщается азотом и кислородом.
Машина для плазменно-дуговой.| Полуавтомат для плазменно-дуговой резки. При плазменно-дуговой резке происходит выплавление металла из плоскости реза направленным потоком плазмы.
При плазменно-дуговой резке необходимо применять светофильтры Э-4 при токе до 400 А и светофильтры Э-5 при токе свыше 400 А.
При плазменно-дуговой резке кроме требований данного параграфа необходимо выполнять также требования соответствующей инструкции.
5. Техника и технология плазменной наплавки
Одним из основных параметров режима наплавки является величина сварочного тока. Возрастание его в цепи неплавящийся электрод — присадочная проволока приводит к увеличению перегрева присадочного металла и, как следствие, к росту нагрева или проплавления поверхности основного металла.
На стабильность процесса наплавки и качество наплавленных изделий большое влияние оказывает величина расхода плазмообразующего и защитного газов. При наплавке капли расплавленного присадочного металла и вся сварочная ванна должны находиться внутри потока защитного газа во избежание соприкосновения жидкого металла с атмосферой. Надежная защита жидкого металла от контакта с воздухом обеспечивается только при ламинарном характере истечения газа. Оптимальным является расход защитного газа в пределах 0,8—1,2 м3/ч, а плазмообразующего — 0,15— 0,2 м3/ч.
В производственных условиях плазменная наплавка выполняется с применением присадочных проволок марок БрКМцЗ-1, БрАМц9-2; БрОФ6,5-0,4; БрОН8-3; БрАЖНМц8,5-4-5-1,5, 06Х19Н10Т; 04Х19Н11МЗ и др. Режим процесса наплавки в незначительной степени зависит от состава присадочной проволоки. Так, при наплавке проволоками из нержавеющих хромоникелевых сталей ток на 10—15% больше, чем при наплавке проволоками из медных сплавов. Остальные параметры режима наплавки практически остаются постоянными.
Рекомендуемые режимы плазменной наплавки приведены в табл. 5.
Во многих случаях необходимо произвести наплавку поверхности большой ширины (100—500 мм и более). Тогда она осуществляется путем наложения нескольких валиков, а при изготовлении цилиндрических изделий — по спирали. Для обеспечения качественного сплавления основного металла и металла наплавленного валика с металлом наплавки последующих валиков процесс ведется таким образом, чтобы каждый последующий валик перекрывал предыдущий на 5—8 мм. В этом случае получается хороший внешний вид поверхности наплавки и минимальны отходы металла при механической обработке изделия.
При наплавке изделий цилиндрической формы по спирали плазмотрон в зависимости от диаметра изделия устанавливается в зените или с некоторым смещением от него.
При наплавке изделий диаметром до 100 мм смещение плазмотрона обязательно, причем он смещается от зенита в сторону, противоположную направлению вращения изделия (рис. 18) [1], при этом не происходит стекания жидкого металла с наплавляемой поверхности.
Величина смещения а (расстояние между вертикальной плоскостью, проходящей через зенит, и местом попадания капель жидкого металла в ванну) выбирается в зависимости от диаметра изделия. При диаметрах 50—100 мм она составляет 6—3 мм. Большую величину смещения плазмотрона назначать не следует, так как могут ухудшиться условия смачивания основного металла.