Горелка для плазменной наплавки
Использование: для наплавки поверхностей деталей коррозиен нои износостойкими материалами. Сущность изобретения: горелка для плазменной наплавки материалов содержит корпус, на котором закреплены защитное сопло, гглазмообразующее сопло с неплавящимся электродом, ось которого параллельна оси защитного сопла, и канал для подачи присадочного материала. Горелка снабжена размещенным в защитном сопле дополнительным плазмообразующим соплом с неплавячцимся электродом, ось которого расположена под углом 20-30° к оси основного плззмообразующего сопла Торец электрода дополнительного плазмообразующего сопла расположен на расстоянии 4-6d от оси электрода основного плазмообразующего сопла, а торец электрода основного плаэмообразующего сопла расположен на расстоянии 5-7d от оси электрода дополнительного плэзмообраэующего сопла. Ось канала для подачи присадочного материала расположена в одной плоскости с осями плазмообразующих сопел на расстоянии от торца электрода дополнительного плазмообразующего сопла под углом 20-30° к плоскости среза защитного сопла, при этом d docn + йДоп/2, где docH - диаметр основного плазмообразующего сопла, мм; йдопдиаметр дополнительного плазмообразующего сопла, мм. 1 ил., 5 табл. с/ С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ЯЦ„„1756055 А1 (sf)s В 23 К 9/04, 10/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Изобретение относится к плазменной При применении таких плазменных гообработке материалов и может бь!Ть исполь- релок при наплавке с использованием призовано для автоматизированной сварки и садочного материала возникают трудности наплавки в различных отраслях народного с формированием наплавленного слоя выхозяйства. сокого качества. Невозможно качественное
Известна плазменная горелка для абра- регулирование тепловложения в основной и ботки материалов, которая содержит элект- присадочный металл; так как происходит род с токоподводом и каналом охлаждения; большое проплавление осйовного. металла, защитное сопло, изолированное ат электро- которое ведет к ухудшению качества нада диэлектриком, уплотнитель, герметизи- плавленного слоя за счет диффузии в него рующий вместе с элементами конструкции вредных элементов из основного металла. полость вокруг электрода, по которой плаз- Известна плазменная горелка с аксимообразующий газ поступает к рабочему альнойподачейэлектроднойпроволоки.где торцу электрода и выходит наружу через неплавящийся электрод расположен паралплазмообразующее сопло. лельно оси подачи электродной проволоки в
С от, 1( Щ ц (21) 4787643/08 . (22) 01.02.90 (46) 23.08,92, Бюл. И 31 (71) Московский институт нефти и газа им, И.М Губкина (72) О.И.Стеклов, А.B,Àëåêñååâ и В.И,Смирнов (56) Авторское свидетельство СССР
N 880654, кл. В 23 К 9/16, 1980, Вайнерман А.Е, и др. Плазменная йаплавка металлов, — Л.: Машиностроение, 1969, с.85. (54) ГОРЕЛКА ДЛЯ ПЛАЗМЕННОЙ НАПЛАВКИ (57) Использование; для наплавки поверхностей деталей коррозионно- и износостойкими материалами. Сущность изобретения: горелка для плазменной наплавки материалов содержит корпус, на котором закреплены защитное cîïëo, плазмообразующее сопло с неплавящимся электродом, ось ко-" торого параллельна оси защитного сопла, и канал для подачи присадочного материала.. Горелка снабжена размещенным в защит - ном сопле дополнительным плазмообразующим соплом с неплавящимСя электродом, ось которого расположена под углом 20-30 . к оси основного плаэмообразующего сопла.
Торец электрода дополйительного плазмообразующего сопла расположен на рассто. янии 4-6d от оси электрода основйого плазмообразующего сопла; а торец электрода основного плаэмообразующего сопла расположен на расстоянии 5-7d от оси электрода дополнительного плазмообразующе- го сопла. Ось канала для подачи присадочного материала расположена в одной плоскости с осями плазмообразующих сопел на расстоянии 3-4d от торца электро да дополнительного плазмообразующего сопла под углом 20-30 к плоскости среза защитного сопла, при этом d = do < + d 1756055 20 30 45 55 общем плазмообразующем сопле, Это позволяет улучшить регулирование тепловложения в основной и присадочный металлы, повысить производительность процесса, однако не обеспечивает в достаточной степени хорошее качество н аплавленного слоя. Существует также плазменная горелка с неплавящймся электродом, в корпусе ко-. торой выполнен канал"для подачи присадочного материала, Данная конструкция горелки обеспечивает хорошее качество наплавленного слоя только при низкой производительности процесса до 4 — 5 кг/ч, При увеличении производительности необходимо увеличивать ток плазменной дуги, который начинает сильнО проплавлять основной металл, ухудшая качество наплавленного слоями Цель изобретения -- повышение качества плазменной наплавки материалов и увеличение пройзводительности процесса, Указанная цель достигается тем, что горелка для плазменной наплавки металлов, содержащая корпус, на котором закреплены защитное сопло, плазмообразующее сопло с неплавящимся электродом, ocb которого параллельна оси защитного сопла и канал для подачи присадочного матЕриала, снабжена размещенным в защитном со пле дополнительным плазмеобразующим соплом с наплавящимся Электродом, ось ко.торого расположена под углом 20-ЗОО к оси основного плазмообразующего сопла, прй этом торец электрода дополнительного плазмообразующего сопла расположен йа расстоянии 4-6d от оси электрода основного плазмообразующего сопла, а торец электрода основного плазмообразующего сопла расположен на расстоянии 5-7d от оси электрода дополнительного плазмообразующего сопла, причем ось канала для подачи присадочного материала расположена в одной плоскости с осями плазмообразующих сопел на расстоянии 3-4d от торца электрода дополнительного плаэмообразующего сопла под углом 20-30 к плоскости среза оосн + dдоп защитного сопла. при этом 2 мм, где dpi — диаметр основного плазмообразующегосопла, мм; dgpp — диаметр дополнительного плазмообразующего сопла, мм, На чертеже изображена предложенная горелка, общий вид. Горелка имеет корпус 1, защитное coIlflo 2, канал 3 подачи присадочного материала, канал 4 подачи защитного газа, основное плазмообрззующее сопло 5 с каналом 6 подачи пллзмоббразующего газа, дополнительное плазмообразующее сопло 7 с каналом 8 подачи плазмообразующего газа, электрод рабочего плазмообразующего сопла 9, электрод дополнительного плазмообразующего сопла 10, канал 11 охлаждения защитного и плазмообразующего сопел и уплотнительные прокладки 12 в системах охлаждения и подачи газа. Работа горелки осуществляется следующим образом. Перед зажиганием дуг в горелку подается вода по каналу 11, подается защитный газ по каналу 4 и плазмообразующие газы по каналам 6 и 8. Сначала производится зажигание дуги между электоодом дополнительного плазмообразующего сопла и изделием, затем одновременно с подачей присадочной проволоки осуществляется зажигание дуги между электродом рабочего плазмообразующего сопла и изделием. Зажигание обеих дуг производится при помощи осцилляторовв. Ре гули рова ние тепло вложения в основной и присадочный металлы осуществляется за счет регулирования величины тока электрода основного плазмообразующего сопла и тока электрода дополнительного плазмообразующего сопла, Энергия дуги электрода дополнительного плазмообразующего сопла в большей степени "расходуется на проплавление основного металла, а энергия дуги рабочего плазмообразующего сопла расходуется в основном на нагрев и проплавление присадочного материала. В процессе наплавки горелка устанавливается на таком расстоянии от изделия, чтобы проволока подавалась прямо в сварочную ванну. При этом основная дуга шунтируется проволокой и горит между электродом основного сопла и присадочной проволокой, нагревая и частично оплавляя ее, Окончательное расплавление проволоки происхбдит в периферийной области дополнительной дуги. Увеличение тока основной плазменной дуги приводит к увеличению расплавления присадочной проволоки, увеличение тока дополнительной дуги повышает тепловложения в основной металл, Это позволяет при высокой производительности процесса получать малое проплавление основного металла, а следовательно,.высокое качество наплавленного слоя, Кроме тоro, можно в широких пределах регулировать конфигурацию валика, меняя производительность наплавки по высоте и ширине Пример. Производилась наплавка проволокой 09Х18Н10Т на Ст.3. Диаметр присадочной проволоки составлял 4 мм, ток. основного плазмообразующего сопла 300 А, ток дополнительного плазмообразующего 1 756055 ) 6 сопла 300 А, расход плазмообраэующего га- указанного расстояния приводит к ухуд. за основного сопла и дополнительного со-., нию стабильного горения дУг и к несплав.; пла 4 л/мин, амплитуда колебаний горелки: нию основного металла с наплавленным, 50 кол/мин, частота колебаний 40 кол/мин, Из табл.4 видно, что уменьшение угл. скорость подачи прйсадочной провойоки "5 между осями основного и.дополнительногл 140 м/ч, диаметр основного плазмообразу- плазмообрэзующих сопел увеличивает про ющего сопла равен диаметру дополнитель- плавление основного металла и уменьшае ного плазмообразующего сопла и производительность наплавки, это происхосоставляет5мм. Скорость наплавки10м/ч, дит по той прйчийе, что дуги не горят в Расстояние а от торца электрода дополни- 10 общую сварочную ванну, Увеличение этого тельного плэзмообразующего сопла до оси ".угла приводит к тому, что дуга дополнйтель- : электрода основного плазмообразующего ного плазмообраэующего"сопла перебрасысопла изменяли от 3,8 до 6,2. —: вается на проволоку, происходит . Величину Ь (расстояние от торца элект- . . несплавление основного металла c"наплаврода основного плазмо образующег о до о си 15 ленным. электрода дополнительного плазмообразу- .. Уменьшение углами приводит к увеличеющего сопла) варьировали от 4,8 до 7,2., ниюдлинысвэрочной ванны,образуетсяче-Расстояние с от торца электрода дополни;.. шуйчатая поверхность и уменьшается: .. тельного плэзмообразующего сопла до оси " .,проиэводительйость процесса (см. табл,5). подачи присадочного материала йзменяли в 20 При увеличении угла /3 ухудшается стапределах от 2,8 до 4,2 dn .:.:.: бильность плавления присадочного материУгол а между осями основного и до- " - ала и уменьшается его производительность. полнительного плаэмообрэзующих сопел: Все наплавленные валики были исслеварьировали от 18 до 32О, а угол р между . дованы нэ коррозйонно -механические свойосью подачи присадочного материала и пло- 25 ства и дали положительные результаты. скостью торца" защитного сопла изменяли: Использование предложенной горелки от 18 до 32О. - . : .:;.. -: —.:::: : для йлэзменной наплавки-материалов улучРезультаты экспериментов приведены шает качество наплавленного слоя и повывтабл.1 — 5. - .:::::,::::::;" : . шэет производительность процесса, что При варьйровании каждого отдельного 30 приводит к экономии дорогостоящих матепараметра значения остальных четырех па- . риалов и энергоресурсов. раметров выбирали равным величйнаМ,-от- : . Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я меченным в таблицах звездочкой(").. :.. Горелка цля плазменной наплавки меКак видно: из табл,1, уменьшение рас-: . таллов, содержащая корпус. на котором застояния ниже 3,0 приводит к уменьшению 35 креплены защитное . сопло, производительности и ухудшению качества плаэмообразующее сопла с неплавящимся наплавки. Это обьясняется тем, что горение электродом, ось которого параллельна оси двух дуг нестабильно, дуга основного плаз-, защитного сопла, и канал для подачи приса- - мообразующего сопла перебрасывается на: дочного материала, о т л и ч э ю щ а я с я тем, .. дополнительное плазмообразующее сопла 40 что, с целью повышения производительно. и не расплавляет в достаточной степени; сти и качества плазменной наплавки путем присадочную йроволоку, Увеличение ука-: уменьшения проплавления основного мезанного расстояния приводит к йэрушейию:: тэлла, она снабжена размещенным в защитгорения дуг в общую сварочную ванну, на- : . ", ном conne допол нительным блюдается несплавлейие основного метал- 45 плазмообразующим соплом с неплавящимла с наплавленным, " .:.: : ся электродом, ось" которого расположена При уменьшении расстояния ниже 5,0 . под углом 20 — ЗОО к оси основного плазмооб- (см. табл.2) процесс теряет стабильность, - разующего сопла, при этом торец электрода проволока замыкает на рабочее плазмооб-. - дополнительного плэзмообраэующего соразующее сопло, уменьшается произвОди-" 50 пла расположен на расстоянии 4-6d от оси тел ьность на плавки. Увеличение электрода основного"плазмообразующего расстояния свыше 7,0d нарушает стабиль- -: сопла, а торец электрода основного плазмоноегорениедвухдуг, общую сварочную ван- образующего сопла расположен на расстону . и как следствие снижается янии 5-7d от оси электрода производительность процесса и ухудшает- 55 дополнительного плазмообразующего сося качество. Уменьшение расстояния нйже пла, причем ось канала для подачи приса 3 (см, табл.3) приводит к разбрызгивании) дачного материала расположена в одной присадочного материала, что резко снижает плоскости с осями плазмообрэзующих сопроизводительность и качество, увеличение. пел на расстоянии 3-4d от торца электрода 1756055 Таблица1 Таблица2 ТаблйцаЗ Таблица4 дополнйтельного плазмообразующего сопла под углом 20 — 30 к плоскости среза цосн + одоп защитного сопла, tlpM этОм о= 5 мм, где боен -диаметр основного плэзмообразующего сопла, мм; dylan — диаметр дополнительного йлазмообрэзующего сопла, мм, " 1756055 Таблица5
