Плазмотрон для термической обработки широкополосного изделия

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения, в частности к дуговым плазмотронам, а именно к плазмотронам для термической обработки изделий широкой полосой.
Известно устройство [Fox T.Y. and Harry J.E. Surface heat treatment using a plasma torche with a rectangular proceeding conference on electricity for material processing and conservation. - London. 1977, p. 21-23.] для закалки широкой полосой, в котором применено переменное магнитное поле для увеличения линейного размера струи в одном направлении. Горение дуги происходит в щели, которой заканчивается выходной электрод и по которой анодное пятно перемещается под действием магнитного поля.
Использование поперечного переменного магнитного поля и щелевого канала выходного электрода дает возможность увеличить ширину закаливаемой полосы. Однако получить равномерный тепловой поток по ширине изделия из-за неодинаковых условий привязки анодного пятна по длине щели не удается.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой полезной модели является устройство для плазменной обработки изделия [Патент на полезную модель РФ N 156539], содержащее систему подачи рабочего газа, электроды, один из которых выполнен с внутренним осесимметричным каналом, преобразователь потока рабочего газа, соединенный с выходным электродом и образующий с ним общий внутренний канал с щелевым выходным отверстием. Торцевая поверхность преобразователя снабжена продольными буртиками, симметрично расположенными по обе стороны щелевого отверстия.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является интенсификация процесса плазменной обработки изделия, уменьшение износа рабочей поверхности преобразователя и снижение требований к жесткости механизма крепления плазмотрона.
Технический результат предлагаемой полезной модели - получение равномерных характеристик газового потока на выходе из плазмотрона, необходимых для обработки поверхности и получения однородных свойств упрочненной зоны: износостойкость, контактно-усталостная выносливость и т.д., а также увеличение ресурса работы плазмотрона
Поставленная техническая задача решается тем, что в предлагаемой полезной модели, содержащей систему подачи рабочего газа, электроды, один из которых выполнен с внутренним осесимметричным каналом, преобразователь потока рабочего газа, образующий с выходным электродом общий внутренний канал с щелевым выходным отверстием и снабженный по торцевой поверхности продольными буртиками, равноудалено расположенными по обе стороны щелевого выходного отверстия, по наружной стороне каждого буртика дополнительно выполнены по две полости, в каждой из которых установлен ролик с осью, параллельной щелевому выходному отверстию и имеющей возможность предварительного надстроечного перемещения в направлении, перпендикулярном поверхности обрабатываемого изделия.
На фиг. 1 показан общий вид полезной модели, на фиг. 2 - разрез А-А.
Предлагаемая полезная модель содержит систему подачи рабочего газа 1, электроды 2, один из которых 3 выполнен с внутренним осесимметричным каналом 4, преобразователь потока рабочего газа 5, образующий с выходным электродом общий внутренний канал с щелевым выходным отверстием 6 и снабженный по торцевой поверхности продольными буртиками 7, равноудалено расположенными по обе стороны щелевого выходного отверстия. По наружной стороне каждого буртика дополнительно выполнены по две полости 8, в каждой из которых установлен ролик 9 с осью 10.
Оси 10 роликов 9 имеют возможность предварительного надстроечного перемещения в направлении, перпендикулярном поверхности обрабатываемого изделия.
Система крепления роликов 8 позволяет установить их положение таким образом, чтобы зазор между преобразователем потока и обрабатываемым колесом составлял 0,1…0,2 мм, для чего крепежные кронштейны роликов присоединены к преобразователю винтами, резьбовые отверстия которых выполнены с увеличенным зазором. При этом не происходит существенной утечки рабочего газа через возникающий зазор, основной поток проходит по коллектору по направлениям, перпендикулярным скорости движения преобразователя потока по изделию.
Наличие роликов в преобразователе потока позволяет существенно снизить сопротивление движению преобразователя по обрабатываемому изделию (силу трения), тем самым снизить требования к жесткости механизма крепления плазмотрона и практически полностью устранить интенсивный износ рабочей поверхности медного преобразователя, трущегося об обрабатываемую поверхность, что значительно повышает ресурс его работы. Для уменьшения коэффициента трения между осями 10 и роликами 9 и для обеспечения их низкого износа в процессе работы ролики 9 выполняются из бронзы.
Полезная модель функционирует следующим образом: известными способами возбуждают электрическую дугу между электродами 2 и 3. Рабочий газ последовательно проходит через разрядный промежуток, выходной электрод 3 и преобразователь потока 5 и производит нагрев поверхности изделия. В процессе обработки преобразователь 5 устанавливают роликами 9 на обрабатываемую поверхность. Вследствие относительного перемещения плазмотрона и изделия происходит обработка поверхности в виде полосы.