DE1907252A1 - Einrichtung zur Plasmabearbeitung von Materialien - Google Patents

Description

1. David· Grigorjevib BychovskiJ, 12. Febr. 1969 Leningrad/Ud38R, Konju&ennyj per.1

2. Aleksandr JakovleviS Medvedjev P 26 280

Leningrad/UdSSH, ul.Kaljajeva 3

3. Jakov VuIfoviH Rossomacho
Leningrad/UdSSR, ul.Trefoleva 32

4. Yalerij AleksandroviX Koss
Leningrad/UdSöE, ul.Bestu^evskaja 11

EINRICHTÜUG ZUR PLASMABEARBEITUNG VON MATERIALIEN

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Plasmabearbeitung von Materialien, insbesondere auf Einrichtungen zur Plasmabearbeitung von Materialien in aktiven Medien, vorzugsweise zum Schneiden von Metallen.

Sie kann auch zur Oberflächenabschmelzung, beispielsweise " zum Entfernen der mit Fehlern behafteten Oberflächenschicht an Guß- und Walzerzeugnissen oder zur örtlichen Beseitigung von Fehlstellen an Einzelteilen (Risse, Lunker, Häute) angewendet werden. Die Erfindung kann ferner auoh zur Erhitzung von aktiven

^ Gasen und deren Gemischen sowie zur thermoohaeisohen Oberfläohen-

^ bearbeitung von Materialien, so zum Beispiel zur Nitrierung, ο

^ Einsatzhärtung und ähnlichen Prozessen Anwendung finden· ^ Die vorliegende Erfindung kann sowohl mit zusätzlichen Söhnts der Katodeneinheit, wie auoh ohne denselben angewendet werden*

Allgemein bekannt ist eine Einrichtung zur Plasmabearbeitung von Materialien in aktiven Medien, vorzugsweise zum -Schneiden von Metallen, die einen Katodenhalter, der aus Kupfer oder einer Legierung auf Kupferbasis ausgeführt ist, mit einer in ihm eingesetzten Katode aus Zirkonium enthält. Der Katodenhalter ist durch eine Isolierhülse mit einem Gehäuse verbunden, in dem Düsen untergebracht sind, die die Bogenentladung stabilisieren·

Der wesentliche Nachteil der bekannten Einrichtung ist eine unzulässig geringe Lebensdauer der Zirkoniumkatode (höchstens 4 Stunden) bei Bogenströmen von 25OA.

Einer der Hauptgründe der erhöhten Abnutzung der Zirkoniumkatode ist die Verschlechterung des Wärme- und elektrischen Kontakt's zwischen Zirkoniumkatode und kapfernem Katodenhalter. Auf der kontaktierenden Oberfläche von Zirkonium und Kupfer erreicht die Temperatur 7QO-IOOO⁰C. Bei diesen Temperaturen bilden sioh Ib Ergebnis von Diffusionsprozessen an der Kontaktstelle von Kupfer und Zirkonium intermetallische Verbindungen, die eine beträchtlich niedrigere Wärme- und elektrische Leitfähigkeit als Kupfer oder Zirkonium besitzen« Die Bildung einer Intermetallidschlcht stört die Wärmeableitung von Zirkonium, was im Endergebnis zu seiner Zerstörung führt·

Das Ziel der vorgeschlagenen Erfindung 1st die Beseitigung des erwähnten Haohteils·

ο Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elco cone solche Einrichtung zur Plasmabearbeitung von Materialien in

^aktiven Medien, vorzugsweise zum.Schneiden von Metallen, zu

co schaffen, die eine geringere KatodenabnutzimK gegenüber der beep λο kannten Einrichtung bei Bofenströmen von 250A und darüber hätte«

Die gestellte Aufgabe wird durch Verwendung einer Einrichtung zur Plasmabearbeitung von Materialien in aktiven Medien, vorzugsweise zum Schneiden von Metallen, gelöst, die einen aus Kupfer oder einer Legierung auf Kupferbasis ausgeführten Katodenhalter mit einer in ihm untergebrachten Zirkoniumkatode enthält.

Erfindungsgemäß sind Katodenhalter und Katode durch eine Zwischenlage aus einem Material, das sowohl gegenüber Zirkonium wie auch gegenüber Kupfer chemisch inert ist, voneinander getrennt.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung durch eine ausführliche Beschreibung eines konkreten Beispiels ihrer Ausführung und durch beigefügte Zeichnung erläutert, in der die Einrichtung zum Plasmabrennschneiden von Metallen in aktiven Medien schematisch dargestellt ist.

Die Einrichtung zum Plasmabrennschneiden von Metallen in aktiven Medien stellt ein Gehäuse 1 dar, in dem ein Katodenhalter 2 eingeschlossen und eine Düse 3 mit einem zentralen Kanal 4 angeordnet ist, der zur Stabilisierung der Bogenentladung 5 bestimmt ist·

Zur Verhinderung der Entstehung eines Doppelbogens bei zufälliger Berührung der Düse 3 und eines zu bearbeitenden Werkstücks 6 oder zur Erhöhung der Gesamtlänge des Stabilisierungs-

CO f

ο kanals 4 kann mindestens noch eine Düse 7 (in der Zeichnung

oo durch Striohlinie angedeutet) angeordnet werden, ° Der Katodenhalter 2 ist aus Kupfer oder einer Legierung to auf Kupferbasis hergestellt und mittels einer Isolierhülse 8 im «r> Gehäuse 1 befestigt, wobei er von einem Kältemittel gekühlt wird,

das durch ein Rfctir 9 zugeführt wird,

welches innerhalb des Katodenhalters angeordnet ist. Sie Düsen 3 und 7 besitzen Kanäle 10 und 11, durch welche das Kältemittel strömt.

Bei Verwendung von mehreren Düsen wird zwischen ihnen eine Isolierbeilage 12 angebracht« Als Kältemittel können sowohl Wasser wie auch Gas benutzt werden· Im Gehäuse ist eine Öffnung 13 zur Zuführung von plasmabildendem Gas, beispielsweise Luft, Stickstoff, Sauerstoff oder Gemischen, die Strickstoff und Sauerstoff enthalten, vorhanden«

In dem Katodenhalter 2 ist mit demselben bündig eine Zirkoniumkatode 14 angeordnet, die von dem kupfernen Katodenhalter 2 durch eine Zwischenlage 15 aus einem Metall getrennt wird, das sowohl gegenüber Zirkonium wie auch gegenüber Kupfer chemisch inert 1st (Wolfram, Tantal, Molybdän, Niobium, Vanadium, Chrom).

Die Dicke der vorgeschlagenen Zwischenlage soll so groß sein, daß die Diffusion von Kupfer in Zirkonium ausgeschlossen wäre· Beispielsweise kann die Dicke der Zwischenlage bei Temperaturen bis 1000⁰C ~? 10"² mm betragen.

Die Trennung der Zirkoniumkatode 14 und des kupfernen Katodenhalters 2 durch die Zwischenlage 15 kann nach einem der folgenden Verfahren erzielt werden: galvanisches Überziehen der Katode 14 mit einem der oben erwähnten Metalle oder mit ihrer Komposition, Aufdampfung im Vakuum auf die Katode 14 oder den £J Katodenhalter 2. Die trennende Zwischenlage 15 kann in den Ka-Q₀ todenhalter $ auch auf mechanischem Wege eingebracht werden· ο Der Katodenhalter 2 steht unter negativem Potential, das ο Werkstück 6 unter positivem Potential. Die Bogenentladung 5 .JJ brennt zwischen der Zirkoniumkatode 14 und dem Werkstück 6,

wobei sie durch den Stabilisierungskanal 4 der Düse 3 geht. Wird die Düse 7 benutzt, so brennt die Bogenentladung zwischen der Katode 14 und dem Werkstück 6, wobei sie durch die Stabilisierungskanäle 4 und 16 der Düsen 3 und 7 geht·

Die durchgeführten Prüfungen der vorgeschlagenen Einrichtung haben ergeben, daß sich der zulässige Bogenstrom auf 35OA bei gleichzeitiger Verlängerung der Lebensdauer der Zirkoniumkatode bis zu 6 Stunden erhöht hat·

909840/098«

Claims (1)

1. SOOl- ;·,„ .",er, 22 -6- ^12#

   Zweibfückcnstr. 6 _w ρ 26 280

   PATENTANSPRUCH

   Einrichtung zur Plasmabearleitung von Materialien in aktiven Medien, vorzugsweise zum Schneiden von Metallen, die einen aus Kupfer oder einer Legierung auf Kupferbasis ausgeführten Katodenhalter ist, mit einer in ihm untergebrachten Katode aus Zirkonium enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Katodenhalter (2} und die Katode (14) durch eine Zwischenlage (15) aus einem Metall getrennt sind, sowohl gegenüber Zirkonium wie auch gegenüber Kupfer inert ist·

   909840/0989