Повышение качества поверхности металлоизделий при плазменно-дуговой обработке

• Автор: Сысолятин, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Волгодонск
• Количество страниц: 184 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ..

1.1. Цели и методы поверхностной обработки металлоизделий

1.2. Актуальные проблемы плазменной технологии

1.2.1. Тепловое воздействие плазменной дуги

1.2.2. Силовое воздействие плазменной дуги

1.3. Цель и задачи работы

Выводы по главе

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО И СИЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЙ ПЛАЗМЕННОЙ ДУГИ НА МЕТАЛЛ
2.1. Исследование составляющих теплового воздействия плазменной дуги на металл
2.1.1. Исследование энерговыделения в активном пятне на изделии
2.1.2. Исследование процесса конвективной теплопередачи от плазменного потока
2.1.3. Исследование передачи энергии излучением
2.1.4. Полный тепловой поток плазменной дуги
2.1.5. Аппрокси мация радиального распределения плотности конвективного теплового потока
2.1.6. Экспериментальное исследование процесса конвективной теплопередачи при нагреве изделия плазменной дугой
2.1.7. Эффективность процесса плазменно-дугового нагрева
2.2. Исследование силового воздействия плазменной дуги на металл
2.2.1. Исследование способов снижения давления плазменной дуги
2.2.2. Исследование силового воздействия реакции паров на

поверхность расплава
2.3. Управление технологическими характеристиками плазменной

В ы воды по главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПЛАЗМЕННОЙ ДУГИ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ
3.1. Моделирование теплового воздействия плазменной дуги на металл
3.2. Расчеты тепловых процессов с учетом распределенности ввода энергии плазменной дуги
3.2.1. Форма сварочной ванны
3.2.2. Ширина оплавленной зоны
3.2.3. Глубина проплавления
3.3. Определение режимов плазменно—дуговой поверхностной
обработки
Выводы по главе
ГЛАВА 4: ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СПОСОБА ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ
4.1. Технологические аспекты промышленного применения плазменно-дуговой поверхностной обработки.................—... Ill
4.2. Технологическое оборудование
4.2.1. Плазмотрон
4.2.2. Источник питания плазменной дуги
4.2.3. Схема управления процессом плазменно-дуговой обработки.
4.2.4. Механизм перемещения
4.3. Технология плазменно-дуговой поверхностной обработки,
4.3.1. Техника и режимы обработки

4.3.2. Плазменно-дуговая обработка наплавленной поверхности
седел шиберных задвижек
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

прохождении области анодного падения напряжения, и потенциальную энергию, равную работе выхода электронов с поверхности катода. В этом случае мощность, передаваемая аноду, составляет
Ча = ^ Фвых)> (2-1)
где I - ток плазменной дуги, А; Иа - анодное падение напряжения, В; фвых -
работа выхода электрона с поверхности катода, В.
В случае плазменной дуги обратной полярности энерговыделение в катодном пятне на изделии обусловлено приходящими на катод положительными ионами, которые отдают при рекомбинации потенциальную энергию, равную энергии ионизации, и определенную долю своей кинетической энергии [17]. Часть приходящей энергии расходуется на эмиссию электронов с поверхности катода. Мощность, передаваемая катоду, составляет
Чк ~ I [^(а' + иион)— фвьтх] , (2.2)
где f - доля ионного тока; а - коэффициент аккомодации кинетической энергии ионов; 11^ - катодное падение напряжения, В; иион - потенциал ионизации нейтральных частиц плазмообразующего газа, В.
Важной характеристикой, определяющей энерговыделение в активном пятне, является радиальное распределение плотности тока. Известно, что в приэлектродной области ток протекает по тонкому каналу, имеющему сечение на несколько порядков меньше площади анодного или катодного пятен, который перемещается по приэлектродной области со скоростью более 8 м/с [89]. Вероятность нахождения токопроводящего канала в определенной точке активного пятна определяет интегральную величину радиального распределения плотности тока. Установлено, что радиальное распределение плотности тока в активном пятне на изделии свободной