Результаты обработки экспериментальных данных 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Результаты обработки экспериментальных данных



Полярность Iн, А tн, А Длина электрода, см Масса пластины, г gн, г gр, г αр, г/Ач ψ, %
до наплавки после наплавки до наплавки после наплавки
Прямая                      
Обратная                      
Переменный ток                    

 

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Методика эксперимента.

3. Заполненная таблица 5.1.

4. Краткие выводы.

5.6. Контрольные вопросы

1. При какой полярности достигается наибольшая производительность расплавления?

2. Укажите пути увеличения производительности плавления электрода.

 

Лабораторная работа № 6

ИЗУЧЕНИЕ ПЛАЗМЕННОЙ ДУГИ

6.1. Цель работы

Ознакомление с плазменной дугой, конструкцией плазмотронов и свой­ствами плазмообразующих газов.

 

Теоретическое введение

Плазменной дугой принято называть сжатый дуговой разряд с интенсив­ным плазмообразованием. Для плазменных дуг, применяемых в сварочном производстве, сжатие столба дуги осуществляется в канале водоохлаждаемого сопла генератора плазменной дуги или плазмотрона. Схема плазмотрона пря­мого действия приведена на рис. 6.1.

 

¾

Плазмообразующий газ

Электрод

Водоохлаждаемое сопло

Канал сопла

 
 


Плазменная дуга

       
 
   
 


+

Изделие

Рис. 6.1. Плазмотрон прямого действия

В плазмотроне прямого действия плазменная дуга горит между электродом и изделием и сжимается винтенсивно охлаждаемом канале сопла. Возбуж­дение плазменной дуги происходит в следующей последовательности:

1. Пробоем промежутка катод-сопло искровым разрядом осциллятора ге­нерируется слаботочная дежурная дуга.

2. Потоком плазмообразующего газа плазма дежурной дуги выдувается за пределы сопла, ионизируя промежуток катод-изделие.

3. Возбуждается основная плазменная дуга между электродом и издели­ем.

За счет сжатия столба дуги стенками канала сопла и слоем сравнительно холодного газа температура плазмы поднимается до 15-20 тысяч градусов Кельвина и в несколько раз поднимается скорость потока плазмы. Стабильность горения дуги также возрастает. За счет роста концентрации энергии и возможности ее регулирования значительно возрастают технологические воз­можности применения дугового разряда. Плазменная дуга прямого действия применяется при сварке и, в особенности, при плазменной резке любых элек­тропроводных материалов.

В плазмотроне косвенного действия (рис.6.2) анодом служит массивное медное водоохлаждаемое сопло. Плазма дугового разряда выдувается потоком плазмообразующего газа, образуя плазменную струю. Высокая температура и скорость плазменной струи находят применение при плазменном напылении порошковых материалов. Порошок нагревается плазмой и выдувается за преде­лы плазмотрона, приобретая высокую кинетическую энергию. При соударении с изделием обеспечивается прочное сцепление частиц порошка и напыляемой поверхности.

¾

Плазмообразующий газ

+ Электрод

Водоохлаждаемое сопло

 

Канал сопла

 

Плазменная струя

 

 

Рис.6.2. Плазмотрон косвенного действия

Для эффективного применения плазменной дуги весьма важно правильно выбрать состав плазмообразующего газа. Он должен обеспечивать следующие основные функции:

1. Защищать от эрозии и охлаждать электрод.

2. Обеспечивать наилучшее преобразование электрической энергии в теп­ловую.

Наилучшую защиту вольфрамовых электродов обеспечивают инертные газы - аргон и гелий. Однако их теплосодержание (энтальпия Н) при одинако­вой температуре гораздо ниже, чем у многоатомных газов (азота, водорода, ки­слорода, углеводородов). Это объясняется тем, что при нагреве многоатомных газов затрачивается дополнительная энергия на диссоциацию их молекул на атомы (рис.6.3).

 

Рис.6.3. График зависимости энтальпии газов от температуры

 

Однако эти газы являются химически активными. Решить проблему их использования позволяют так называемые термохимические (пленочные) като­ды (рис.6.4).

 
 


 

Рис.6.4. Термохимический катод

Конструктивно они представляют собой медную оправку, в которую за­прессован стержень из гафния или циркония. При образовании пятна дуги на торце образуется тугоплавкая пленка из нитридов или оксидов, которая обеспе­чивает эмиссию электронов и предохраняет материал электродной вставки от дальнейшей эрозии.

Повысить теплосодержание инертного плазмообразующего газа с сохра­нением его защитных свойств возможно путем добавки небольших (порядка 5-15%) количеств многоатомного газа (азота, водорода, углеводородов). В этом случае энтальпия смеси определяется по закону аддитивности по формуле

, (6.1)

где Hi – энтальпия i-ого газа;

Ni – объемная концентрация i-ого газа.

Оборудование и материалы

1. Установка УПС - 301 для плазменной сварки.

2. Плазмотрон.

3. Баллоны с аргоном и углекислым газом

4. Стальные пластины толщиной 10÷16 мм.

Порядок выполнения работы

1.Подготовить к работе установку для плазменной сварки УПС-301 в со­ответствии с инструкцией по эксплуатации. Присоединить через редукторы к соответствующим штуцерам баллоны с аргоном и углекислым газом.

2. Изучить по чертежам и визуально конструкцию плазмотрона для плаз­менной сварки. Дополнительно ознакомиться с конструкцией термохимических катодов.

З. Установить на плазмотроне сменное сопло диаметром dс = 1мм. В качестве плазмообразующего газа использовать аргон. С помощью осциллятора возбудить и наблюдать дежурную дугу. Подвести сопло плазмотрона на рас­стояние 15 мм от стальной пластины и возбудить плазменную дугу. Устано­вить значение ее тока 100 А. Зафиксировать напряжение на плазменной дуге и записать в таблицу 6.1.

4. Опыт по п.3 повторить для диаметров сопла 1,5 и 2 мм.

5. По данным таблицы 6.1 построить график функции U=f (dс).

6. Установить на плазмотроне сменное сопло диаметром dс = 2мм. До­полнительно к аргону подключить к системе газоснабжения углекислый газ. Установить концентрацию углекислого газа в смеси с аргоном N=5 %. Воз­будить плазменную дугу и при токе 100 А зафиксировать напряжение на дуге и записать в таблицу 6.1.

7. Опыт по п.6 повторить для концентрации углекислого газа 10%. По данным таблицы 9 построить график функции U=f(N).

Таблица 6.1

Результаты эксперимента (I = 100 A)

№ опыта Диаметр сопла, мм Состав плазмообразующего газа U, В
  1,0 1,5 2,0 2,0 2,0 Ar Ar Ar Ar+5% СО2 Ar+10% СО2  

 

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Схема плазмотрона прямого действия.

3. Методика эксперимента.

4. Заполненная таблица 6.1.

5. Графики функций U=f (dc) и U=f (N).

6. Краткие выводы.

6.6.Контрольные вопросы

1. Что называется плазменной дугой? Чем она отличается от свободной?

2. Порядок возбуждения плазменной дуги прямого действия

3. За счет чего достигается высокая концентрация энергии в столбе дуги?

Лабораторная работа №7



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-09; просмотров: 110; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 100.26.135.252 (0.014 с.)