§ 47. Плазменно-дуговая резка

Плазма - это газ, состоящий из положительно и отрицательно заряженных частиц в таких пропорциях, что общий заряд равен нулю, т. е. плазма представляет собой смесь электрически нейтральных молекул газа и электрически заряженных частиц, электронов и положительных ионов.

Наличие электрически заряженных частиц делает плазму чувствительной к воздействию электрических полей.

Плазма вследствие наличия в ней электрически заряженных частиц является электропроводной, и при действии электрических полей в плазме возникают электрические токи. Чем выше степень ионизации, тем выше электропроводность плазмы. Токи в ней отклоняются под действием магнитных полей. Ускорения, сообщаемые заряженным частицам действием электрических и магнитных полей путем соударения передаются нейтральным частицам газа, и весь объем плазмы получает направленное движение, образуя струю, поток или факел горячего газа.

Электрические поля, воздействуя на плазму, сообщают энергию заряженным частицам, а через эти частицы и всей плазме. В результате такой передачи энергии температура плазмы может достичь 20 000-30 ООО °С. Поэтому, чем больше имеется свободных электронов в веществе и чем быстрее они движутся, тем больше проводимость вещества, так как свободно движущиеся электроны переносят электрические заряды. Иначе говоря, плазма - это токопроводящий газ, нагретый до высокой температуры.

Сущность плазменной резки состоит в проплавлении металла мощным дуговым разрядом, локализованном на малом участке поверхности разрезаемого металла с последующим удалением расплавленного металла из зоны реза высокоскоростным газовым потоком. Холодный газ, попадающий в горелку, обтекает электрод и в зоне дугового разряда приобретает свойства плазмы, которая затем истекает через отверстие малого диаметра в сопле в виде ярко светящейся струи с большой скоростью и температурой, достигающей 30 000°С и выше.

Принципиальная схема плазменной резки приведена на рис. 56.

В зависимости от применяемой электрической схемы плазменная резка металлов может выполняться независимой и зависимой дугами. Схема плазменной резки дугой прямого действия приведена на рис. 57, а, а дугой косвенного действия на рис. 57, б. Конструкция плазменной горелки приведена на рис. 58.

В табл. 11 приводятся ориентировочные режимы резки.

Плазмообразующий газ - система, преобразующая подводимую электрическую энергию в тепловую, передаваемая разрезаемому металлу. Поэтому желательно, чтобы газ имел высокий потенциал ионизации и находился в молекулярном состоянии. Такими газами являются аргон, азот, водород, гелий, воздух и их смеси.

Рис. 56. Принципиальная схема процесса плазменно дуговой резки: 1 - вольфрамовый электрод, 2 - медное водоохлаждаемое сопло, 3 - наружное сопло, 4 - плазменная струя, 5 - разрезаемый металл, б - изоляционная шайба, 7 - балластное сопротивление, 8 - источник питания

Рис. 57. Принципиальная схема процесса плазменно-дуговой резки а - прямого, б - косвенного действия

Рис. 58. Конструкция горелки для плазменно-дуговой резки: 1 - магнезитовое кольцо, 2 - сопло, 3 - резиновая прокладка, 4, 6, 8, 10 - изоляционное покрытие, 5 - резиновая трубка, 7 - соединительная гайка, 9 - пробка, 11 - катодный узел, 12 - резиновая прокладка, 13 - корпус сопла, 14 - соединительная гайка, 15 - наружное

11. Режимы резки

Вопросы для самопроверки

1. Что называется плазмой?
2. Сущность плазменной резки.
3. Какие газы применяются при плазменной резке?