РОЗДІЛ 2
СПЕЦІАЛІЗОВАНЕ ОБЛАДНАННЯ І МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ
2. 1 Експериментальна установка плазмового напилення
Дослідження проводились на експериментальній установці плазмового нанесення
покриття (рис.2.1), яка складається із (рис. 2.1, а): системи водо- і
газопостачання 1, що дає можливість регулювати і вимірювати витрату компонентів
плазмоутворювальної суміші (повітря та вуглеводневого компонента) й
забезпечувати охолодження елементів обладнання; системи енергоживлення 2, що, у
свою чергу, містить стабілізатор струма типу АПР-402 та систему осциляторного
підпалювання; експериментального електродугового двохелектродного плазмового
розпилювача лінійної схеми 6; системи подавання матеріалу, який напилюється 3,
що дає можливість регулювати і вимірювати витрату порошку, що напилюється;
робочої камери 4 та системи вентиляції 5; керуючої магнітної системи, що
складається із електромагніта (рис. 2.1, в) і системи його керування; системи
фіксування виробу, на який наноситься покриття, який дозволяє закріплювати та
охолоджувати виріб, що напилюється, із можливістю регулювання дистанції
напилення.
АПР-402 дозволяє працювати при зміні робочої напруги розпилювача в межах від
100 до 250 В, при струмі дуги від 100 до 450 А.
Підпалювання дуги осциляторне. Використовувався осцилятор типу ВИР – 101У3. Це
приклад осцилятора імпульсного живлення. Джерело живлення АПР – 402 розраховане
на запуск плазмотронів з додатковим електродом, який використовується на період
запуску, як позитивний електрод для горіння допоміжної дуги, і як нейтральна
вставка на період роботи в штатному режимі.
а
б в
а - схема експериментальної установки; 1 –система газо- і водопостачання;
2 – система енергоживлення; 3 – система подавання матеріалу, що напилюється; 4
– захисний бокс; 5 – система вентиляції; 6 – плазмовий розпилювач; б –
загальний вигляд експериментальної установки; в – експериментальний плазмотрон
– 1; електромагніт – 2
Рисунок 2.1 - Експериментальна установка
Джерело живлення АПР-402 є напівпровідниковим випрямлячем із крутоспадними
зовнішніми характеристиками (рис. 2.2) [36].
В експериментальних дослідженнях використовувався двоелектродний плазмотрон без
допоміжного електроду, тому схема підключення та запуску використаного
розпилювача була модернізована (рис. 2. 3).
Рисунок 2. 2 - Зовнішні характеристики джерела живлення АПР-402 [36]
Джерело живлення захищається від впливу осцилятора фільтром високої частоти
(рис. 2.3): Т-подібний індуктивно-ємний фільтр, що складається з
високочастотного дроселя Lф і конденсатора Cф. Для зменшення індуктивного опору
використовується низькоіндуктивний конденсатор малої ємності Cп.
Рисунок 2. 3 - Схема запуску дослідного плазмового розпилювача
У цьому варіанті підключення не використовується чергова дуга, яка технічно
передбачена в джерелі живлення АПР – 402. Запуск здійснюється відразу на
основному струмі дуги, який попередньо встановлений на панелі керування.
Плазмотрон, який застосовувався для проведення досліджень (рис.2.4), лінійної
схеми із автогазодинамічною стабілізацією довжини дуги і вихровою стабілізацією
положення дуги на осі дугового каналу.
1 – вузол кріплення; 2 – корпус катодного вузла; 3 – ізолятор; 4 – завихрювач;
5 – катод термохімічний; 6 – корпус анодного вузла; 7 – анод
Рисунок 2.4 - Експериментальний плазмовий розпилювач ПГ-1Р [36]
Дуговий канал має ступінчасту конфігурацію із різким переходом від діаметра
вузької частини 4 мм до діаметра вихідної частини 8,5 мм. Попередньо
підготовлена плазмоутворювальна газова суміш подається до міжелектродного
проміжку через аксиально-тангенційний завихрювач із шістьма каналами
завихрення. В якості катода використовувались серійні термохімічні електроди ОБ
1541А Дослідного заводу ІЕЗ ім. Є.О. Патона.
Охолодження елементів конструкції розпилювача – водяне, безпосереднє.
Міжелектродний зазор визначається типом застосованого осцилятора і становить
1,2 – 1,5 мм. Запуск розпилювача здійснюється на повітрі із наступним переходом
на газоповітряну суміш.
На рис. 2.5. наведені узагальнюючі ВАХ для експериментального плазмотрону ПГ-1Р
[36]. Вони монотонні і слабко спадні із ростом робочого струму плазмотрона.
Напруга підвищується із зростанням складу пального газа в вихідній суміші. При
експлуатації плазмотрона на повітрі напруга на дузі в усьому діапазоні зміни
робочих струмів на 20 – 30 В нижче, ніж з додаванням пального газу.
1 – при складі пальної суміші 24 % об’ємних; 2 – при складі пальної суміші 18 %
об’ємних; 3 – при складі пальної суміші 8,5 % об’ємних; 4 – чисте повітря
Рисунок 2.5 - Узагальнюючі вольт-амперні характеристики плазмотрона ПГ-1Р при
витраті повітря 2, 5 м3/год [36]
На рис. 2.6 наведений вигляд узагальнюючого термічного ККД плазмотрона ПГ-1Р
[36]. Також , як і ВАХ, узагальнюючого термічного ККД плазмотрона Плазмотрон
виконаний у ручному варіанті з послідовною схемою прямого охолодження
електродних вузлів.
На корпусі розпилювача монтований кронштейн, за допомогою якого розпилювач
закріплюється на штанзі звукозахисного боксу.
1 – при складі пальної суміші 24 % об’ємних; 2 - при складі пальної суміші 18 %
об’ємних; 3 - при складі пальної суміші 8,5 % об’ємних; 4 – чисте повітря
Рисунок 2.6 - Узагальнюючі термічні ККД плазмотрона ПГ-1Р [36]
Порошковий матеріал разом із транспортуючим газом подається на зріз сопла через
спеціальний штуцер, закріплений на анодному вузлі.
Технічні характеристики плазмотрону: струм дуги - до 250 А; робоча напруга –
100...150 В; тиск газу – 0,15...0,5 МПа; витрата газів - (повітря) 2,5...4
м3/год.; 0,1...0,3
- Київ+380960830922