Электроды

Наибольшая стабильность плазменной дуги и наиболее благоприятное распределение энергии в процессе резки достигаются при использовании электродных стержней из материалов, способных без разрушения выдерживать нагревание до высоких температур. К их числу относятся уголь (графит) и тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден и некоторые другие (табл. 16). Наиболее высокими температурами плавления обладают углерод и вольфрам, однако уголь при этой температуре не плавится, а сразу испаряется (возгоняется), и при перегреве свыше 4600°К интенсивно кипит; теплопроводность угля невысокая. Температура кипения и теплопроводность вольфрама значительно выше, чем угля, что делает этот материал наиболее пригодным для работы в условиях высоких температур. Электропроводность вольфрама также достаточно большая, в связи с чем даже при использовании сильных токов можно применять электроды небольшого диаметра. Последнее обстоятельство имеет большое значение, так как при этом обеспечивается надлежащая стабильность разряда, хорошо концентрируется энергия дуги и достигается наиболее высокая скорость резки.

Таблица 16

В связи с изложенным в настоящее время в качестве электродов для резки проникающей плазменной дугой пользуются, как правило, вольфрамовыми стержнями. Наилучшие результаты достигаются при использовании вольфрама, содержащего присадку тория. Торий (от 1 - 2 до 15%) можно вводить в виде окиси ТhO₂. Добавка тория в вольфрам существенно понижает значение работы выхода, а это значит, что получение необходимой величины термоэлектронной эмиссии не требует нагревания рабочего торца электрода до таких высоких температур, которые необходимы для чистого вольфрама.

Таблица 17

С увеличением содержания тория в вольфраме температура плавления электродного материала несколько понижается. Высокое содержание тория в вольфраме нежелательно в связи с радиоактивностью тория. Вместе с тем, даже небольшие его добавки улучшают условия поддержания дуги и способствуют существенному облегчению ее зажигания (табл. 17). Дальнейшее увеличение содержания тория сказывается менее заметно. В связи с этим предпочтительнее пользоваться вольфрамовыми электродами с малой добавкой тория. В Советском Союзе для этой цели обычно применяют вольфрам, содержащий 1 - 1,5% окиси тория, а также стабилизированный другими добавками (итрий, лантан).

Таблица 18

При определении наибольшего допустимого тока для вольфрамовых электродов можно использовать соотношения, принятые для аргоно-дуговой сварки (табл. 18). Предельные нагрузки зависят от рода и полярности рабочего тока. Интенсивность плавления вольфрамового стержня в дуге постоянного тока обратной полярности в 7 - 10 раз выше, чем в дуге прямой полярности. Дуга переменного тока занимает промежуточное положение.