Особенности плазменного нагрева в процессах обработки конструкционных материалов

[1, 3].

Основные положения

Создание новых конструкционных материалов, а также быстрый рост прочности, вязкости и износостойкости конструкционных материалов не позволяют вести высокопроизводительную обработку существующими инструментальными материалами. К тому же резание часто ведется по корке, обрабатываются высокопрочные наплавки при больших сечениях среза и т. д.

Одним из методов интенсификации технологических операций является использование плазменного нагрева. Плазменный нагрев нашел применение для операций сварки, резки, наплавки, нанесения покрытий, термообработки, поверхностного упрочнения, механической обработки и других целей. Плазма используется как источник высокотемпературного нагрева обрабатываемого материала.

На практике используют нагрев плазменной дугой и плазменной струей. Схема нагрева плазменной дугой приведена на рисунке 7.1.

Рис. 7.1 – Схема нагрева плазменной дугой

Электрическая дуга, которая ионизирует газ, возникает между электродом плазмотрона и заготовкой. Плотность теплового потока велика и составляет 10⁹–10¹⁰ Вт/м². Температура дуги достигает 8000–12000°С. Нагрев плазменной дугой используется при обработке электропроводных материалов, в основном, металлов.

Схема нагрева плазменной струей показана на рисунке 7.2.

Рис. 7.2 – Схема нагрева плазменной струей.

Электрическая дуга возникает внутри плазмотрона, а ионизированный газ истекает струей из сопла. Плотность теплового потока плазменной струи несколько меньше, чем у дуги и составляет 10⁷–10⁸ Вт/м².

Плазменной струей наравне с металлами можно вести нагрев и обработку неэлектропроводных материалов – керамики, камня, стекла, углепластиков и др.