SU841871A1 - Неплав щийс электрод дл дуговыхпРОцЕССОВ - Google Patents

Description

(54)НЕПЛАВЯЩИЙСЯ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ДУГОВЫХ ПРОЦЕССОВ

, . I

Изобретение относитс  к области электродуговой обработки и может быть применено при плазменной резке, сварке ,наплавке металлов их выплавке в металлургии.

Известны конструкции неплав щегос  электрода, преимущественно катода выполн емого в виде стержн  (актив- . ной вставки)- цилиндрической формы, закрепленного, например, пайкой или прессовкой, в медной водоохлаждаемой обойме и предназначенного дл  работы в различных плазмообразующих средах 1.

Общим недостатком известных конструкций  вл етс  низка  стойкость, электрода при высоких тепловых нагрузках на него, обусловленна  тем, что теплоотвод от рабочей поверхности электрода и охлаждающей его у дкости , преимущественно воды, происходит только по цилиндру с диаметромj практически равным диаметру актив«ой вставки.

Известна конструкци  электрода также с цилиндрической активной вставкой , в которой водоохлаждаема  поверхность обоймы вьтолнена параболической и эквидистантной с труб1 ой охлаждени  2 .

Недостатком этой конструкции  вл етс  необходимость увеличени  длины активной вставки J что. в свою очеоедь ухудшает теплоотвод от нее.

Известен неплав щийс  электоод дл  дуговых процессов, содержащий обойму с расположенной в ней трубкой дл  подачи охлаждающей фазы, и закрепленную на topne обоймы активную вставку, вьтолненную в виде усеченного конуса, сужающегос  к рабочему торцу электрода и имеющего со стороны охлаждени 

углубление з1.

эта конструкци  хот  и повышает термостойкость электрода, в . сравнении с указанными выше не оптимальна , особенно при повышении тепловых нагрузок и в св зи с перегревом

3

рабочей поверхности активной вставки и обусловленным этим ее выгоранием .

Цель изобретени  - повышение ресурса работы электрода путем увеличени  его термостойкости при эксплуатации на повышенныхтепловых нагрузках .

Указанна  цель достигаетс  тем, что электрод снабжен корпусом и размещенной внутри него трубкой, установленными коаксиально обойме и образующими кольцевые полости дл  дополнительного охлаждерги  вставки, а углубление выполнено в виде шарового сегмента .

На фиг. изображен предлагаемый электрод, общий вид; на фиг.2 - конфигураци  активной вставки неплав щегос  электрода, выполненной с заглублением и с боковым охлаждением.

Неплав щийс  электрод (фиг.))состоит из водоохлаждаемого корпуса 1 и закрепленной в нем обойме 2 (на резьбе ни конусной насадке и т.п.), выполненной из тепло-и электропроводного металла, как правило, меди высокой частоты. Электрод также содержит коаксиальные несообщающиес  внутренние полости 3 и 4, служащие дл  подачи охлаждающей жидкости кего рабочему участку. В обО1дае 2 плотно укреплена запрессовкой или пайкой активна  вставка 5, выполненна , в виде усеченного конуса, сужающегос  к участку прив зки на ней приэлектродной области дуги. Поверхность 6 вставки, обращенна  к полости охлаждени , выполнена с заглублением, преимуществено в виде шарового сегмента. Вставка 5 может быть как сквозной, т.е. не ,.

посредственно контактировать с охлаждающей электрод жидкостью, так и несквозной , и отдел тьс  от этой жидкости прослойкой 7 из теплопроводного материала обоймы. Полости 8 и 9 в электроде предназначены дл  отвода охлаждающей жидкости после стьема тепла с рабочего участка электрода.

Предлагаемое изобретение основано на результатах расчетов на ЭВМ-222 температурных полей в катоде и экспериментальных данных, полученных на

укрулненно-лабораторной установке института Гипроникель. Эти результаты показывают, что при токах дуги свьше 500 А тепловод от активной

.вставки, выполненной в виде усеченного -конуса в обойму, оказываетс  не14

достаточным: вставка перегреваетс , в значительной степени выгорает и работа электрода становитс  невозможной . Вставка с заглублением по предлагаемому изобретению обладает значительно меньшим тепловым сопротивлением , благодар  чему температура ее при прочих равных услови х на I50ЗОО С ниже, чем у вставки без заглублени . Физически это объ сн етс  тем, что при наличии заглублени  уменьшаетс  рассто ние от рабочей поверхностй вставки, воспринимающей фактически весь тепловой поток от

дуги, до охлаждающей катод жидкости или прослойки из теплопроводного металла между вставкой и этой жидкостью . Тепловой поток от дуги, первоначально направленный вдоль оси катода , как бы отражаетс  от боковых поверхностей конуса и значительна  его часть, регулируема  величиной заглублени , направл етс  в радиальном направлении к периферии обоймы.

В этом случае эффективным становитс  дополнительное боковое охлаждение катода, осуществл емое нар ду с центральным благодар  наличию двух полостей охлаждени , при этом, обеспечиваетс  снижение температуры водоохлаждаемой поверхности активной вставки или прослойки обоймы еще на 30 - 60, а теплового потока, отводимого через центральную часть этой

поверхности, на 15 - 25%.

Активна  вставка вьтолнена из графита марки С-1, запрессована в водоохлаждаемую медную обойму. Габариты конусных вставок одинаковы с углом

при вершине об , лежащем в пределах 45-60°, за исключением того, что во вставке на фиг.2 выполнено заглубление в виде шарового сегмента высотой И и диаметром основани  d.

,

В таблице приведены температуры в различных точках активных вставок обоих сравниваемых типов, полученные при использовании неплав щегос  электрода в качестве катода дуги посто нного тока, гор щей на токе 1000 А в смеси природного и углекислого газов, и коэффициента теплоотдачи к охлаждающей воде 210 Вт/м . град. Характерные точки выбраны следующим образом: т.А- в центре рабочей поверхности активной вставки, на которой осуществл етс  прив зка приэлектродной области дуги; т.В - на границе рабочей поверхности активной вставки с медной обмоткой; т,С - на оси активной вставки на рассто нии Н от ее основани , соответствующем высоте шарового сегмента; т.О - на основании

.Полученные в таблице данные приведены дл  катода с активными вставками , диаметры оснований которых сост вл ют соответственно 210 м и

-4-1Ь

4,5 10 м с высотой ЗЮ м и высотой Н

шарового сегмента дл  вставки по

Ъ

.фиг. 2, равной 1,540 м.

Аналогичные зависимости сохран ютс  .и дл  катодов, имеющих иные размеры к материалы вставок.

.Анализ данных, приведенных в таблице показывает, что в случае известного катода температура на рабочей поверхности активной вставки превышает темпера туру плавлени  графита, равную , что исключает возможность его работы в наиболее выгодном дл  указанной плазмообразующей сме.сй режиме посто нного возобновлени  и приводит к ее выгоранию.

Работа предлагаемого электрода заключаетс  в следующем.

После подачи охлаждающей электрод вОды через центральную и боковые полости , причем через центральную с интенсивностью , в 2,3 раза большей, чем через боковую, и подачи в дуговой промежуток плазмообразующего газа зажигают дугу.

Благодар  наличию заглублени  на охлаждаемой стороне конусной активной вставки и боковому (совместно с цент .ральным) охлаждению электрод работает без выгорани  и без превьшени  преактивной вставки на. рассто нии от оси, соответствующем радиусу основани  шарового сегмента; т.Е - на .границе основани  активной вставки с медной обоймой.

5 дельных тепловых нагрузок и температур дл  материала вставки.

Claims (3)

1.Эсиб н Э.М. Плазменно-дугова  аппаратура. Изд-во Техника, Киев, , 1571, с.80-82.

2.Авторское свидетельство СССР № 420222, кл.В 23 К 35/02, 1975.

3.Патент Австрии № 271653, кл. 21 К 38/01, 1969. i

Вода

(pui.f