Электроды

Тип и конструкция катода плазмотрона определяются составом плазмообразующей среды. В плазмотронах работающих в среде инертных газов (Аг, N2, Аг + N2, N2 + Н2, Аг + Н2) применяются катоды из вольфрама.

Основной характеристикой материала катода являются эмиссионные свойства, которые определяются работой выхода электронов. Чем выше эмиссионные свойства материала катода (чем меньше работа выхода) тем стабильнее дуга. Для улучшения эмиссионных свойств применяют вольфрам, легированный окислами металла и лития (вольфрам марок ВЛ и СВИ).

Конструктивно катоды из вольфрама выполняются в виде прутка, который фиксируется цанговым зажимом, закрепленным в электродном узле, и в виде медной державки, с запрессованным в нее стержнем вольфрама, закрепленной в электродном узле. Последняя конструкция предпочтительней, т.к. позволяет получать более высокие плотности тока на катоде, и более экономична с точки зрения расхода вольфрама.

Для катодов, работающих в кислородосодержащих средах, применяют элементы группы IV А (например гафний или цирконий), т.к. его соединения обладают более высокими эмиссионными свойствами, являются термически устойчивыми и в меньшей степени подвержены колебаниям токового и газового режимов в условиях охлаждения. Это связано с тем, что гафний имеет более низкую теплопроводность и температуру плавления, чем у вольфрама. Активную катодную вставку помещают заподлицо в медную державку.

Изготавливается такой электрод методом совместной холодной штамповки вставки и державки, для обеспечения лучшего электрического контакта и теплопередачи (Рис. 29).

Рис. 29. Комбинированный электрод-катод: 1-медный стакан; 2-гафниевая или циркониевая вставка

Сопла.

Назначение сопла - управление геометрическими и энергетическими параметрами дуги, оно формирует и стабилизирует прикатодную область дугового столба. К основным параметрам сопла относятся диаметр и высота, канала, геометрия рабочей поверхности, или, точнее, рабочей камеры плазмотрона (Рис.30).

Диаметр и высота канала сопла зависит от величины рабочего тока, состава и расхода плазмообразующего газа. В плазмотронах для резки необходимо стремится к уменьшению диаметра и увеличению высоты канала, при этом увеличивается скорость реза, уменьшается ширина реза.

Сопло выполняет роль вспомогательного электрода, обеспечивающего зажигание вспомогательной, так называемой дежурной, дуги. С ее помощью осуществляется переход к возбуждению основной дуги, горящей между катодом плазмотрона и обрабатываемым изделием.

Стабильное возбуждение дежурной и основной дуги возможно только при определенной величине тока дежурной дуги. Поэтому стремятся увеличивать ток дежурной дуги, что, в тоже время, приводит к увеличению теплового потока в сопло (как в промежуточный электрод), вызывая его эрозию.

Следовательно, приходится находить оптимальное сочетание параметров, обеспечивающих стабильное возбуждение дежурной и основной дуги, при минимальном износе сопла плазмотрона.

Рис.30. Схема подбора пары электрод-сопло и установка технологических зазоров между соплом и электродом плазмотрона: 1-кольцо резиновое; 2-электрод-катод; 3- гафниевая или циркониевая термовставка; 4- сопло.