Дуговые плазменные установки Плазменная плавка и переплав

Дуговые плазменные установки

Плазменная плавка и переплав

Среди разнообразных схем, предлагаемых для обработки и получения металлов с помощью дуговой плазмы, наиболее перспективны те, в которых используются плазмотроны прямого действия (анодом является ванна расплавляемого металла). Почти неограниченные возможности повышения мощности и высокий к. п. д. плазмотронов прямого действия обусловили появление реальной возможности их широкого промышленного применения для плавки и переплава высококачественных металлов.

Дуговые печи Преобразование электрической энергии в тепловую в дуговых печах происходит в электрической дуге, являющейся одной из форм дугового разряда в газах. При таком разряде в сравнительно небольшом объеме дуги можно сконцентрировать огромные мощности и получить очень высокие температуры. Высокая концентрация тепла в дуге позволяет с большой скоростью плавить и нагревать металл в дуговых печах до высокой температуры.

Плазменная дуговая печь - электродуговая плавильная печь с керамическим тиглем, в которой в качестве электродов используются плазматроны, работающие на постоянном токе прямой полярности. Катодом служит верхний водоохлаждаемый плазмотрон, а анодом - ванна. Находящийся в контакте с жидким металлом подовый электрод изготовляют водоохлаждаемым из меди.

Схемы устройства плазменных печей: а — с одним плазмотроном в своде, б —с двумя боковыми плазмотронами; 1 — ванна расплава, 2 — свод, 3 — плазмотроны, 4 — подовый электрод

Плавка шихты происходит за счет теплоты электрической дуги, зажигаемой при подаче электрического тока в зазоре между торцом сопла плазмотрона и шихтой или между двумя боковыми плазмотронами.

К недостаткам плазменной плавки следует отнести более высокую стоимость стали (по сравнению с плавкой в дуговых печах) из-за потребления аргона, повышенный расход электроэнергии, а также необходимость оснащения печи большим числом водоохлаждаемых узлов, что обусловлено высокой температурой футеровки печи.

Дуговые ионно-плазменные технологии

При зажигании вакуумной дуги, происходит контракция на мишени катода с образованием катодного пятна, из которого выходит пар испаряемого материала, ионизирующийся в электрическом поле вблизи катода. Образующаяся при этом плазма практически полностью ионизирована и состоит из многозарядных ионов и капельной фазы материала мишени, доля которой у легкоплавких металлов составляет ~10%, а у тугоплавких металлов ~1%. Для удаления капель применяются специальные сепараторы.

Области применения дуговых вакуумных ионноплазменных технологий: • получение износостойких покрытий для инструментальной промышленности и машиностроения; • создание жаро-, коррозие-, эрозиестойких покрытий для авиационных ГТД и турбин, компрессоров энергетических установок; • биосовместимые покрытия для медицины, например, для стоматологии; • декоративные покрытия

Для реализации дуговых ионно-плазменных технологий применяются дуговые испарители, обладающие высокой скоростью нанесения покрытий. Для них показатель среднего тока на один испаритель в различных конструкциях колеблется от 50 до 500 А, что указывает на перспективность применения дугового испарения металлов для задач высокоскоростного нанесения покрытий.

Дуговые испарители

Дуговые испарители предназначены для нанесения покрытий в вакууме на различные детали и изделия.

Работа дуговых источников основана на вакуумном дуговом разряде с интегрально "холодным" катодом, горящем исключительно в парах материала катода. При зажигании вакуумной дуги, происходит контракция на мишени катода с образованием катодного пятна, из которого выходит пар испаряемого материала, ионизирующийся в электрическом поле вблизи катода.

Образующаяся при этом плазма практически полностью ионизирована и состоит из многозарядных ионов и капельной фазы материала мишени, доля которой у легкоплавких металлов составляет ~10%, а у тугоплавких металлов ~1%. Средняя энергия генерируемых ионов высока и достигает для различных материалов 40… 100 э. В, а степень ионизации вещества катода 50%… 90%

The End thx