Плазмотрон что это такое – Плазмотрон: принцип работы и конструкция

alexxlab | 19.09.2020 | 0 | Вопросы и ответы

Содержание

Принцип работы плазмотрона

Чтобы разрезать толстую металлическую заготовку, можно воспользоваться тремя инструментами: болгаркой, газовой кислородной горелкой и аппаратом плазменной резки. С помощью первого получается ровный и аккуратный срез, но только по прямой линии, вторым можно резать узоры, но срез получается с наплывами металла и рваным. А вот третий вариант – это ровные резаные кромки, которые не нуждаются в дополнительной обработке. К тому же резать, таким образом, металл можно по любой кривой линии. Правда, стоит плазмотрон недешево, поэтому у многих домашних мастеров возникает вопрос, а можно ли изготовить это приспособление самостоятельно. Конечно, можно, главное понять принцип работы плазмотрона.

А принцип достаточно прост. Внутри резака установлен электрод из прочного и жаростойкого материала. По сути, это проволока, на которую подается электрический ток. Между ней и соплом резака зажигается дуга, которая нагревает пространство внутри сопла до 7000С. После чего внутрь сопла подается сжатый воздух. Он нагревается и ионизируется, то есть, становится проводником электрического тока. Его электропроводность становится такой же, как и у металла.

Получается так, что сам воздух – это проводник, который при соприкосновении с металлом образует короткое замыкание. Так как сжатый воздух обладает высоким давлением, то он старается выйти из сопла с большой скоростью. Этот ионизированный воздух с большой скоростью и есть плазма, температура которой более 20000С.

При этом, соприкасаясь с разрезаемым металлом, между плазмой и заготовкой образуется дуга, как и в случае с электродной сваркой. Разогрев металла происходит моментально, площадь разогрева равна сечению отверстия в сопле. Металл разрезаемой детали тут же переходит в жидкое состояние и плазмой выдувается из места разреза. Так и происходит резка.

Комплектация плазмотрона

Из принципа работы аппарата плазменной резки становится понятным, что для проведения этого процесса потребуется источник электрического питания, источник сжатого воздуха, горелка, в состав которой входит сопло из жаропрочного материала, кабели для подачи электроэнергии и шланги для подачи сжатого воздуха.

Так как разговор идет о плазмотроне, который будет собираться своими руками, то необходимо учитывать момент, что оборудование должно быть недорогим. Поэтому в качестве источника питания электроэнергией выбирается сварочный инвертор. Это недорогой аппарат с хорошей стабильной дугой, с его помощью можно неплохо сэкономить на потреблении электрического тока. Правда, резать им можно металлические заготовки толщиною не более 25 мм. Если есть необходимость увеличить данный показатель, тогда придется использовать вместо инвертора сварочный трансформатор.

Что касается источника сжатого воздуха, то тут проблем возникнуть не должно. Обычный компрессор давлением 2-2,5 атмосферы прекрасно будет поддерживать стабильную дугу для резки. Единственное, на что необходимо обратить внимание, это объем выдаваемого воздуха. Если процесс резки металлов будет продолжительным, то компрессор может не выдержать такой интенсивной работы. Поэтому рекомендуется после него установить ресивер. По сути, это емкость, в которой будет аккумулироваться воздух под необходимым давлением. Здесь важно провести настройку так, чтобы снижение давления в ресивере сразу же становилось причиной включения компрессора для наполнения емкости сжатым воздухом. Необходимо отметить, что компрессоры в комплекте с ресивером сегодня продаются, как единый комплекс.

Самый сложный в изготовлении элемент плазмотрона – это горелка с соплом. Самый простой вариант – это купить готовое сопло, а лучше несколько его видов с разными диаметрами его отверстия. Таким образом можно, меняя сопло, проводить резку разной ширины. Стандартный диаметр – 3 мм. Кто-то из домашних мастеров делает сопла своими руками из жаропрочных металлов, которые достать не так просто. Поэтому проще купить.

Устанавливается сопло на резак, он просто накручивается на конец горелки. Если используется в самодельном плазмотроне инвертор, то в его комплект входит рукоятка, на которую можно насадить купленное сопло.

Обязательные элементы плазмотрона – сварочный кабель и шланг. Их обычно соединяют в один комплект, что создает удобство их использования. Сдвоенный элемент рекомендуется заизолировать, к примеру, установить внутрь резинового шланга.

И еще один элемент самодельного плазмотрона – это осциллятор. Его назначение – зажечь дугу в самом начале работы, то есть, этот прибор создает первичную искру для поджига неплавящегося электрода. При этом касаться концом расходника поверхности металла нет необходимости. Работают осцилляторы, как на переменном, так и на постоянном токе. Если в заводских аппаратах этот прибор установлен внутри корпуса оборудования, то в самодельных его можно установить рядом с инвертором, подключив проводами.

Необходимо понимать, что осциллятор предназначается только для поджига дуги. То есть, после ее стабилизации прибор должен быть отключен. Схема подключения основана на использовании реле, при помощи которого контролируется процесс стабилизации. После отключения устройства дуга работает непосредственно от инвертора.

Как видите, никакие чертежи для сборки плазмотрона своими руками не нужны. Вся сборка производится достаточно просто, главное соблюсти правила техники безопасности. К примеру, сварочный кабель соединяется на болтах, шланги для сжатого воздуха на заводских обжимах и хомутах.

Как работает самодельный плазмотрон

В принципе, самодельный плазмотрон работает точно так же, как и заводской. Правда, у него свой собственный ресурс, зависящий в основном от материала, из которого изготовлено сопло.

  • Сначала включается осциллятор и инвертор, через которые ток подается на электрод. Происходит его поджиг. Управление поджигом производится кнопкой, расположенной на рукоятке горелки.
  • Секунд 10-15, за это время дежурная дуга заполнит собой все пространство между электродом и соплом. Теперь можно подавать сжатый воздух, потому что за это время температура внутри сопла достигнет 7000С.
  • Как только из сопла вырвется плазма, можно переходить к процессу резки металла.
  • Очень важно правильно вести горелку вдоль намеченного контура резки. К примеру, если скорость продвижения резака не очень большая, то это гарантия, что ширина реза будет большой, плюс края будут точно неровными с наплывами и корявыми. Если скорость движения резака, наоборот, будет большой, то расплавленный металл будет плохо выдуваться из зоны резки, что приведет к образованию рваного реза, потеряется его непрерывность. Поэтому опытным путем необходимо подобрать скорость резки.

Полезные советы

Очень важно правильно подобрать материал для изготовления электрода. Чаще всего для этого используют гафний, бериллий, торий или цирконий. В процессе действия на них высоких температур на поверхности образуются тугоплавкие оксиды этих металлов, так что электрод из них разрушается медленно. Правда, нагретый бериллий становится радиоактивным, а торий начинает выделять токсичные вещества. Поэтому оптимальный вариант – это электрод из гафния.

Стабилизация давления на выходе из ресивера обеспечивается установленным редуктором. Стоит он недорого, зато решает проблему равномерного поступления сжатого воздуха на сопло резака.

Все работы по эксплуатации самодельного аппарата плазменной резки должны проводиться только в защитной одежде и обуви. Обязательно надеваются перчатки и очки.

Что касается размеров сопла, то делать его очень длинным не рекомендуется. Это приводит к быстрому его разрушению. К тому же очень важно провести правильную настройку режима реза. Все дело в том, что иногда в самодельных плазморезах появляется не одна дуга, а две. Это негативно сказывается на работе самого аппарата. И конечно, это уменьшает срок его эксплуатации. Просто сопло начинает быстрее разрушаться. Да и инвертор такой нагрузки может не выдержать, так что есть вероятность выхода его из строя.

И последнее. Характерная особенность данного вида резки металлов – это его плавка только в том месте, на который воздействует плазменный поток. Поэтому необходимо добиться того, чтобы пятно реза находилось по центру конца электрода. Даже минимальное смещение пятна приведет к отклонению дуги, что создаст условия образования неправильного реза, а соответственно снижения качества самого процесса.

Как видите, рисунок процесса резки зависит от многих фактором, поэтому, собирая плазмотрон без помощи специалистов своими руками, необходимо точно соблюдать все требования к каждому элементу и прибору. Даже небольшие отклонения снизят качество реза.

Поделись с друзьями

0

0

0

0

svarkalegko.com

105 фото конструкции и примеров работы устройством

Плазмотрон или как его еще называют плазморез – это неотъемлемый атрибут любого производства или строительства. В быту он почти не используется, поскольку есть другие более доступные по цене устройства для резки металла, например, болгарка. А в машиностроении, при обработке профиля и стальных конструкций без плазмотрона не обойтись.

Краткое содержимое статьи:

Достоинства плазмотрона

Плазматрон обладает следующими достоинствами:

  • Эффективность работы.
  • Универсальность. Может работать с любыми металлами.
  • Отсутствие необходимости в предварительной подготовке заготовки. Очистка от загрязнения, снятие старой краски – всего этого не нужно делать.
  • Высококачественный срез. Для среза, выполненного плазморезом, характерны точность, ровность, отсутствие окалины. Также почти не нужна последующая обработка.
  • Минимум тепловых деформаций металлических заготовок.
  • Безопасность эксплуатации. В процессе работы не применяются газовые баллоны.
  • Возможность создания криволинейных срезов.
  • Экологическая безопасность.

Благодаря многочисленным достоинствам плазмотрона, он широко применяется в промышленности, будь то изготовление кронштейнов, дверных блоков, вентиляции или отопления.


Отрицательные стороны применения плазменного резака

Ограничение в толщине металлических деталей, предназначенных для резки. 10 см – это максимально допустимое значение для самых современных устройств подобного типа.

Строгое требование к размещению плазмотрона относительно обрабатываемого листа металла. Оборудование должно размещаться строго перпендикулярно.

Отсутствие возможности применения двух аппаратов для резки, подключённых к одному устройству.

Разновидности плазморезов

Выбор плазмореза зависит от планируемой области его применения. Это объясняется тем, что различные виды имеют различную конструкцию. Оборудование по плазменной резке делится на устройства, работающие:

  • в среде защитных газов;
  • в среде окислительных газов;
  • со смесями;
  • в газожидкостных стабилизаторах;
  • с магнитной и водной стабилизацией.

Помимо этого, существуют следующие виды плазмотронов:


Инверторные. Основная их особенность – экономичность и возможность резки металла толщиной до 3 см. Также их преимуществами являются небольшие размеры и стабильность горения электрической дуги.

Трансформаторные. Ими можно резать металлические листы толщиной до 8 см. Они менее экономичны и КПД у них ниже.

Также в зависимости от типа контакта, выделяют контактные и бесконтактные плазменные резаки.

Есть ещё классификация по области применения и требуемому напряжению. Здесь, как показано на фото плазмотронов, они могут быть:

  • Бытовыми. Их работа происходит от сети напряжением 220 В.
  • Промышленные. Требуют подключения к трёхфазной сети с напряжением 380 В.

Какой плазмотрон лучше зависит от его назначения и конкретных задач, которые вы планируете с его помощью решать.


Принцип действия плазменных резаков и их конструкция

Принцип работы плазмотрона заключается в расплавлении металла и выдувания его из места среза.

Устройство плазмотрона следующее:

  • Источник питания.
  • Система шлангов.
  • Компрессор.
  • Плазменный резак (плазмотрон), внутри него находится электрод из бериллия, циркония или гафния.

Рекомендации по выбору плазмореза

Покупая плазморез, нужно учитывать следующие моменты:

  • Универсальность.
  • Вид устройства.
  • Сила тока.
  • Максимально возможная толщина металла, резку которого можно провести данным агрегатом.
  • Наибольшее время беспрерывной работы и частота необходимых перерывов.
  • Тип компрессора (встроенный или внешний).
  • Частота, с которой потребуется заменять расходные материалы.
  • Удобство эксплуатации.

Также немаловажным нюансом является название фирмы-изготовителя. Лучше выбирать плазмотрон от проверенных производителей. Известный бренд послужит гарантией качества оборудования.

Помните, что у плазмореза довольно большая мощность. Ваша сеть может не справиться с подобной нагрузкой. Поэтому заранее проверьте ее устойчивость.

Работая с плазмотрезом, обязательно соблюдайте требования безопасности – вовремя заменяйте расходники, не работайте с прибором в мороз.

Фото плазмотрона

Также рекомендуем посетить:

Инструменты из раздела:

zdesinstrument.ru

Плазмотрон. Технология плазменной плавки, плавления, напыления. Плазменное получение порошков.

Газоразрядная плазма создается в специальных устройствах- плазмотронах. Представим основные разновидности этих устройств. Существует две разновидности плазмотронов: 1 - Дуговые плазмотроны постоянного тока. 2 - Высокочастотные плазмотроны.

Рис. 1.17. Дуговой плазмотрон прямого действия: 1 - электрод, 2 - обрабатываемая деталь, 3 - водоохлаждаемый              корпус, 4 - источник постоянного напряжения, 5 - дуговой разряд, 6 – плазменная струя             

Рис. 1.18 Дуговой плазмотрон  косвенного действия: 1 - электрод, 2 - обрабатываемая деталь, 3 - водоохлаждаемый корпус, 4 - источник постоянного напряжения, 5 - дуговой разряд, 6 - плазменная струя

 

Дуговой плазмотрон постоянного тока состоит из следующих узлов: внутреннего электрода, разрядной камеры и устройства подачи плазмообразующего вещества. Различают два типа дуговых плазмотронов - для формирования плазменной дуги и для создания плазменной струи. В устройствах первой группы (плазмотроны прямого действия) дуговой разряд горит между внутренним электродом (1) и обрабатываемым материалом, служащим анодом (2) (см. рис. 1.17).

В устройствах второй группы (плазмотроны косвенного действия, см. рис.1.18) плазма, создаваемая в разряде между электродом (1) и корпусом (3), истекает из разрядной камеры в виде струи. Стабилизация разряда в дуговых плазмотронах в большинстве случаев осуществляется с помощью магнитного поля.

Плазмотроны косвенного действия (плазмоструйные) используются при термической обработке как металлов, так и диэлектриков, а также для нанесения покрытий. Плазмотроны прямого действия (плазмодуговые) служат для сварки, резки, плавки электропроводных материалов. Мощности дуговых плазмотронов 102-10 7Вт. Температура струи на срезе сопла 3000-12000 К.

Комбинированные плазмотроны представляют собой симбиоз плазмодуговых и плазмоструйных плазмотронов. В них дуга зажигается одновременно между электродом (1), корпусом (3) и заготовкой (2).

Высокочастотный плазмотрон (см. рис. 1.19) включает: электромагнитную катушку, индуктор (1) или электроды, подключенные к источнику ВЧ-энергии, корпус плазмотрона (2), разрядную камеру (4),

узел ввода плазмообразующего вещества. Мощность ВЧ-плазмотронов достигает 106 Вт, температура в центре разрядной камеры достигает 10000 К. Частота электромагнитного поля 10-50 МГц.

Рис. 1.19. Схема индукционного высокочастотного плазмотрона: 1 - индуктор, 2 - водоохлаждаемый корпус, 3 - плазменная струя, 4 - разрядная камера, 5 - обрабатываемая деталь

 

Плазменные технологии

Газоразрядная плазма широко используется в современной технике для реализации следующих электротехнологий:

-              синтез веществ,

-              получение ультрадисперсных порошков,

-              плавка, резка, сварка металлических изделий,

-              травление и очистка поверхности,

-              нанесение покрытий на изделия,

-              плазмохимическое легирование поверхности.

Рассмотрим некоторые из этих технологий более подробно.

Плазменная наплавка. Это процесс нанесения на поверхность заготовки упрочняющих слоев большой толщины. В результате деталь из дешевых материалов приобретает уникальные механические свойства. Для упрочнения металлических деталей используется плазмотроны косвенного действия (см. рис. 1.19), на рисунке по стрелке подается, наряду с газом, наплавляемый металл (как правило, порошок твердого сплава), Обычно толщина наплавленного за один проход слоя металла составляет 1-10 мм.

Примером плазменной наплавки является нанесение инструментальной стали на обычную углеродистую сталь. В результате деталь из дешевого металла приобретает высокие свойства, характерные для дорогих изделий. Кроме того, осуществляют эффективное восстановления коленчатых валов двигателем внутреннего сгорания, а также ремонт дорогостоящих штампов.

Плавление и кристаллизация. Плазменное плавление и кристаллизация материалов, как металлов, так и диэлектриков и полупроводников получило широкое распространение ввиду высокой технологичности процесса. Схема соответствующих устройств приведена на рис. 1.20. Сверху в камеру (2) вмонтирован плазмотрон (1), в плазменную струю (3) которого помещается заготовка, подлежащая расплавлению. Расплавленный материал попадает в кристаллизатор (4), где кристаллизуется, и слиток вынимается из камеры. Для предотвращения окисления плавку ведут в инертной атмосфере. В результате цикла «плавление-кристаллизация», происходит очистка материала от примесей. Данный способ позволяет плавить как металлы, так и оксиды, карбиды, нитриды, при этом температура плавления может достигать 4000 0С.

Рис. 1.20. Схема напыления в плазмотроне: 1 - плазмотрон, 2 - подложки, 3 - тигель с напыляемым материалом, 4 - потоки атомов

Рис. 1.21. Схема технологического процесса плазменного плавления и кристаллизации металлов: 1 - плазмотрон, 2 - корпус установки, 3 - плазменная струя, 4 - кристаллизатор, 5 - заготовка расплавляемого материала

Плазменное напыление. Плазменное напыление является процессом нанесения покрытий с помощью высокотемпературной плазменной струи, которая обеспечивает испарение материала и перенос его атомов на подложку. Напыляемым материалом могут быть металлы, керамика, различные полупроводниковые и диэлектрические соединения. Напыление применяется для нанесения на изделие тонкого слоя другого материала с целью улучшения прочностных, коррозионных, жаропрочных, декоративных и других эксплуатационных свойств материалов и изделий. На рис. 1.21 представлена схема процесса напыления атомов на подложку с использованием плазмотрона. Распыляемый материал (3)

под действием плазменной струи переходит в атомарное состояние, атомы вещества осаждаются на подложке (2), образуя прочную пленку, толщина которой определяется временем экспозиции.

Кроме плазмотронов, для напыления применяются плазменные ускорители. Это устройства для получения потоков плазмы со скоростями (10-1000) км/c, что соответствует кинетической энергии ионов от 10 эВ до 106 эВ. Наибольшее распространение получили плазменные ускорители, в которых для создания и ускорения используется энергия электрического разряда. В отличии от ускорителей заряженных частиц в канале плазменного ускорителя находятся одновременно положительные ионы и электроны, то есть не нарушается квазинейтральность плазмы. Основной механизм ускорения плазмы состоит в следующем. Плазма рассматривается как сплошная среда. Ускорение обусловлено перепадом электронного и ионного давления и действием силы Ампера (пондероматорные силы), возникающей при взаимодействии токов, текущих в плазме с магнитным полем. Для плазменного напыления используются как плазмотроны, так и плазменные ускорители. Последние имеют несомненное преимущество, поскольку ускоренные ионы проникают в материал подложки на большую глубину, тем самым обеспечивая хорошее сцепление напыленной пленки с подложкой.

Получение порошков средней дисперсности

Рис. 1.22. Схема процесса плазменного получения порошков: 1 - плазмотрон, 2 - камера, 3 - вращающийся кристаллизатор, 4 - частицы порошка, 5 - заготовка

Частицы порошков средней дисперсности имеют размеры в пределах (10-1000) мкм. Именно такие порошки наиболее интенсивно применяются в порошковой металлургии для изготовления изделий из металла, ферритов, керамики. Рис. 1.22 иллюстрирует процесс плазменного получения порошков средней дисперсности. Заготовка (5), расплавляясь в струе плазмотрона (1). Капли заготовки достигают вращающегося кристаллизатора, разбрызгиваются и застывают в виде монокристальных частиц размером (10-1000) мкм. Регулируя скорость вращения кристаллизатора, можно получать частицы порошка разной дисперсности. 

Получение ультрадисперсных порошков. Ультрадисперсные порошки имеют размеры частиц меньше 1 мкм, то есть относятся к категории наноразмерных порошков. Дисперсность УДП составляет (10-1000) нм. Одним из самых распространенных химических методов получения высокодисперсных порошков нитридов, карбидов, боридов, оксидов является плазмохимический синтез. Основными условиями получения высокодисперсных порошков этим методом являются: протекание реакции вдали от равновесия и высокая скорость образования зародышей новой фазы при малой скорости их роста. В реальных условиях плазмохимического синтеза получение наночастиц целесообразно осуществлять за счет увеличения скорости охлаждения потока плазмы, в котором происходит конденсация из газовой фазы; благодаря этому уменьшается размер образующихся частиц, а также подавляется рост частиц путем их слияния при столкновениях. При плазмохимическом синтезе используется низкотемпературная (4000-8000) К азотная, аммиачная, углеводородная, аргоновая плазма дугового, тлеющего, высоко- или сверхвысокочастотного разрядов. Главный недостаток плазмохимического синтеза - широкое распределение частиц по размерам, и вследствие этого наличие довольно крупных (до 3 мкм) частиц.

На рис. 1.23 представлена схема получения нанопорошков оксида циркония в плазме ВЧ-разряда. Через дозирующее устройство (1) распыляется водный раствор нитрата циркония, под действием высокой температуры (4000 К) протекает реакция Zr(NO3)4 -> ZrO2+4NO2+O2. Твердый продукт реакции в виде ZrO2 собирается на дне реактора. Нанопорошки используются при приготовлении нанокерамики и других материалов, необходимых для создания материальной базы новой технической отрасли - наноэлектроники.

Рис. 1.23. Схема получения нанопорошков оксида циркония в плазме ВЧ-разряда

Использование газоразрядной плазмы в микроэлектронных технологиях.

Микроэлектроника - это отрасль электронной техники, цель которой состоит в создании устройств в микроминиатюрном исполнении.

Планарная технология является наиболее перспективным методом получения подобных устройств. Основные операции планарной технологии: нанесение тонких диэлектрических и металлических пленок на поверхность полупроводниковой пластины; создание методами литографии и травления необходимой топологии будущей микросхемы; образование электронно-дырочных переходов при легировании кристалла донорами и акцепторами. В результате этих операций отдельным участкам полупроводниковой пластины придаются свойства различных элементов: транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов и т.д., что в итоге и формирует интегральную микросхему.

Высокочастотная плазма широко используется в планарной технологии для проведения операций получения и травления диэлектрических и, особенно, резистивных пленок.

Топология будущей микросхемы формируется методами литографии, обеспечивающими перенос рисунка шаблона на поверхность полупроводниковой пластины. Главным элементом литографического процесса является резист, представляющий собой полимерную пленку, растворимость которой в проявителе зависит от вида и длительности облучения. В зависимости от вида радиации различают фото-, электрон- или рентгенорезисты. В литографии наибольшее распространение получили фоторезисты. В зависимости от природы полимера, в нем под действием облучения развиваются либо деструкция (разрыв химических связей), либо сшивание макромолекул (образуется объемная полимерная сетка). Это приводит к тому, что деструктирующие при облучении резисты увеличивают растворимость в проявителе, а сшивающиеся резисты, наоборот, становятся нерастворимыми. Указанные свойства полимерных резистов изменять свою растворимость после экспонирования и используются в литографии для формирования рисунка микросхемы.

Литографический процесс включает следующие этапы:

-              нанесение пленки на полупроводниковую пластину,

-              облучение пластины через шаблон (экспонирование),

-              после облучения пластину помещают в раствор - проявитель.

В зависимости от типа используемого полимера при проявлении удаляются экспонированные или неэкспонированные области пленки. В соответствии с этим резисты делятся на позитивные и негативные. К позитивным (деструктирующим) резистам относятся полиметилметакрилат (ПММА), полибутен-1, сульфин (ПБС). Представителем сшивающихся при облучении полимеров-резистов является полиглицилметакрилатэтилакрилат.

-              термическое задубливание резиста для увеличения его адгезионных свойств.

-              удаление резиста хим. или плазмохимическим способами. 

Наиболее эффективно травление диэлектрических пленок и удаление резиста с полупроводниковых пластин осуществляется в плазме высокочастотного разряда. Рассмотрим устройство установки «Плазма- 600», широко используемой в микроэлектронике.

Рис. 1.24. Установка «Плазма - 600»: 1 - вакуумная камера для плазменной обработки материалов, 2 - образец, 3 - нижний электрод, 4 - верхний электрод, 5 - генератор высокочастотного поля, 6 - форвакуумный насос  

Установка "Плазма-600" предназначена для получения и травления диэлектрических пленок, а также для обработки поверхности материалов в плазме высокочастотного газового разряда.

Основные параметры установки: частота ВЧ-генератора - 13.56 МГц, рабочее давление в газоразрядной камере - (103 -105 ) Па, в качестве рабочего газа может использоваться воздух, кислород, аргон, пары летучих жидкостей.

Основные особенности высокочастотного разряда. Под действием ВЧ - поля электроны приобретают энергии порядка (10-100) эВ и оказываются способными эффективно ионизовать атомы и молекулы газа при соударениях. Распределение электронов по энергиям имеет сложный характер, отличный от распределения Максвелла. При давлениях газа близких к атмосферному между электродами возникает высокочастотная корона, которая при соответствующей мощности генератора переходит в высокочастотную дугу. При низких давления газа режим ВЧ-разряда близок к режиму тлеющего разряда. Высокочастотный разряд используется для образования плазмы в ионных источниках, в молекулярных лазерах для создания однородной активной среды, для осуществления плазмохимических процессов.

www.eti.su

Что такое плазма и плазмотрон?

25.01.2017

Все мы знаем 3 основных агрегатных состояния вещества – жидкое, твердое и газообразное. Но существует и 4-ое – плазменное состояние, при котором электроны, оторвавшиеся от атомов, обрели полную свободу движения и способны переносить электрический заряд. А атомы в результате отделения электронов получили положительный заряд.

Исходя из этого, плазмой называется ионизованный газ, состоящий из отрицательно и положительно заряженных частиц.

Плазменное состояние вещества

В естественных условиях плазменное состояние встречается редко – его можно наблюдать в виде молний, северного сияния, огней святого Эльма либо короткого замыкания. Эти явления вызваны электрическим разрядом в воздухе.

Любое вещество при нагреве до высоких температур способно перейти в состояние плазмы, которая во многом схожа с газом. Но имеются отличия – движения частиц газа могут ограничиваться только их столкновениями между собой или механическими препятствиями, а в случае с плазмой ограничить движение частиц можно с помощью магнитного поля.

Получают плазму путем нагрева газа до высоких температур следующими способами:

  • воздействием излучения;
  • ионизацией электрическим разрядом.

Ионизация заключается в сообщении электрону большей, чем необходимая для его отделения от атома, энергии. В результате образуются свободные электроны, обладающие лишней энергией, благодаря которой они выбивают новые электроны. Число электронов увеличивается в геометрической прогрессии. Такой способ получения плазмы реализован в плазмотронах, производимых компанией ПУРМ.

Плазмотроны

Первые устройства для получения плазмы появились еще в середине 20 века, когда возникла необходимость в сверхмощных источниках тепла, к чему привело расширение производства тугоплавких металлов и появление материалов, стойких к высоким температурам.

В плазмотронах ПУРМ применяется дуговой разряд и традиционное осевое расположение катода и анода (сопла). Плазмообразующий газ подается в разрядную камеру (где он ионизируется) по электрододержателю и выносит плазменную струю за пределы промежутка между катодом и соплом на обрабатываемую деталь. Стенки плазмотрона и поток плазмообразующего газа, протекающего через мундштук, стабилизируют дугу.

Проходящий по корпусу плазмотрона газ охлаждает его. Также для охлаждения рабочего инструмента может использоваться охлаждающая жидкость или вода.

Электроды для плазмотронов производятся из циркония и гафния.

www.purm.ru

Плазмотрон - это... Что такое Плазмотрон?

Плазменная горелка

Плазмотро́н — техническое устройство, в котором при протекании электрического тока через разрядный промежуток образуется плазма, используемая для обработки материалов или как источник света и тепла. Буквально, плазмотрон означает — генератор плазмы.

История создания

Проверить информацию.

Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье.
На странице обсуждения должны быть пояснения.

Первые плазмотроны появились в середине 20-го века в связи с появлением устойчивых в условиях высоких температур материалов и расширением производства тугоплавких металлов. Другой причиной появления плазмотронов явилась элементарная потребность в источниках тепла большой мощности. Замечательными особенностями плазмотрона как инструмента современной технологии являются:

  • Получение сверхвысоких температур (до 150 000 °C, в среднем получают 10 000-30 000 °C), не достижимых при сжигании химических топлив.
  • Компактность и надежность.
  • Легкое регулирование мощности, легкий пуск и остановка рабочего режима плазмотрона.

Типы применяемых плазмотронов

Электродуговые:

  • С прямой дугой.
  • С косвенной дугой.
  • С электролитическим электродом (электродами).
  • С вращающейся дугой.
  • С вращающимися электродами.

Высокочастотные:

  • Индукционные (нагрев движущихся металлических паров).
  • Электростатические.

Комбинированные:

Работают при совместном действии токов высоких частот (ТВЧ) и при горении дугового разряда, в том числе с сжатием разряда магнитным полем.

  • Для производства плазменной и микроплазменной сварки в настоящее время применяются следующие установки: УПС-501, УПС-804 и УПС-301 для плазменной сварки и установка А-1342 для микроплазменной сварки

Области использования плазмотронов

  • сварка и резка металлов и тугоплавких материалов
  • нанесение ионно-плазменных защитных покрытий на различные материалы (см. Плазменное напыление)
  • нанесение керамических термобарьерных, электроизоляционных покрытий на металлы (см. Плазменное напыление)
  • подогрев металла в ковшах при мартеновском производстве
  • получение нанодисперсных порошков металлов и их соединений для металлургии
  • двигатели космических аппаратов
  • термическое обезвреживание высокотоксичных органических отходов
  • Синтез химических соединений (например синтез оксидов азота и др., см. Плазмохимия)
  • Накачка мощных газовых лазеров.
  • Плазменная проходка крепких горных пород.
  • Безмазутная растопка пылеугольных котлов электростанций.
  • Расплавление и рафинирование (очистка) металлов при плазменно-дуговом переплаве.

Особенности применяемых материалов в конструкции

Плазменная горелка дугового плазмотрона имеет по меньшей мере один анод и один катод, к которым подключают источник высокого напряжения.

Устройство плазмотрона с продольной стабилизацией дуги

Высокочастотные плазмотроны являются безэлектродными. В качестве рабочего тела используют воздух, кислород, пары воды, аргон, азот и другие газы. Для охлаждения используют каналы, омываемые обычно водой.

Литература

Ю. П. Конюшная. Открытия советских ученых. — Ч. 1. — М.: Изд-во МГУ, 1988.

См. также

Примечания

Ссылки

dic.academic.ru

Что такое плазморез и плазмотрон?

    Плазменный резак, плазморез, плазмотрон

— является главным элементом систем плазменной резки и основным рабочим инструментом машин термической резки. Плазменный резак оказывает максимальное влияние на конечное качество самого процесса резки металла электрической дугой. Все устройства: система плазменной резки, машина термической резки, система подготовки газа концентрируют свои усилия на обеспечении работы резака.
Резак обеспечивает инициацию, формирование и поддержание электрической дуги высокой плотности тепловой энергии, при использовании плазмообразующего и защитного газа. Поток плазмообразующего газа обеспечивает непосредственное плазмообразование и формирование электрической дуги, а поток защитного газа обеспечивает защиту этой дуги и защиту сопла резака.

Какой плазмотрон выбрать?

Рассмотрим лучшие, самые современные плазменные резаки основных производителей. Каждый производитель систем плазменной резки имеет свой плазменный резак, защищенный патентами и подготовленный к работе со своими системами плазменной резки. На Российском рынке представлены и используются около десяти типов плазмотронов, из которых можно выделить три-четыре основных, которые сразу распределим по рейтингу продаж и соответственно использования.
Первое место занимает резак компании Hypertherm (США) серии HPR XD. Удачно спроектированный в начале нашего тысячелетия резак HPR и модернизированный в 2009 до HPR XD на сегодняшний день самый надежный плазменный резак. Резак обеспечивает стабильную высококачественную и высокотехнологичную резку всех типов металлов. Высокая стойкость расходных комплектующих(сопло, электрод и защитный экран) компенсирует их стоимость. При использовании этих резаков Мы настоятельно рекомендуем использовать оригинальные комплектующие сопла и электроды – это обеспечит высокое качество реза и продолжительность жизни резака. Наш опыт говорит что при правильном использовании резак живет до 5-7 лет.
Второе место занимают немецкие резаки производства Kjellberg Finsterwalde марки PerCut-210. Этот резак с системами плазменной резки серии HiFocus, производит наверное лучшее качество резки в мире, при соблюдении заявленной производителем Технологии Contour Cut, а режим работы Contour Cut Speed обеспечит высокоскоростную резку с высоким качеством. Как всякая сказка и похвалы заканчиваются. Начинается суровая реальность: резак притязателен к качеству очистки газов, качеству металла, точности соблюдения технологии, малая стойкость расходных деталей на толщинах более 16мм, живет резак максимум год. Для обеспечения надежности производственного цикла требуется подменный резак на случай профилактики или выхода из строя рабочего. Каждый полгода — год приобретение резака (50-70 т.р.).

Третье место получают отечественные плазменные резаки марки ПВР-402, ПВР-180 и их разновидности различных производителей. Использование этого резака определено низкой стоимостью резака и расходных комплектующих – это в меньшей степени, а в основном массовым производством систем плазменной резки отечественного производства до 2000 года. Качество реза и время жизни расходных комплектующих – это не про эти резаки, к сожалению. Остались редкие асы-операторы, способные работать с этими резаками с достойным качеством. Например, резка нержавейки толщиной 90мм – вполне посильная задача для резака ПВР-402, но без гарантий по стабильности. Время жизни расходных комплектующих от 10 секунд до 40 минут резки, сказывается отсутствие защитного газа.

Четвертое место делят все оставшиеся производители резаков и систем плазменной резки, выпускающие как свои так и лицензионные плазмотроны и расходные комплектующие(сопла и электроды) . Этих производителей достаточно много на рынке, но….это не оригинальное производство. Соответственно низкие: надежность, стабильность и качество реза.

c-avt.com

ПЛАЗМОТРОН - это... Что такое ПЛАЗМОТРОН?

  • плазмотрон — плазмотрон …   Орфографический словарь-справочник

  • плазмотрон — плазматрон, генератор, плазмобур Словарь русских синонимов. плазмотрон сущ., кол во синонимов: 4 • генератор (63) • …   Словарь синонимов

  • ПЛАЗМОТРОН — (плазматрон, плазменный генератор), газоразрядное устройство для получения «низкотемпературной» (T»104 К) плазмы. Физ. исследования по созданию П. начались в 10 х гг. 20 в., однако широкое использование П. в пром. и лаб. практике относится к кон …   Физическая энциклопедия

  • ПЛАЗМОТРОН — (от плазма и...трон) (плазматрон), газоразрядное высокочастотное или дуговое устройство для получения плазмы с температурой 103 104 К. В высокочастотном плазмотроне плазмообразующее вещество нагревается обычно вихревыми токами, в дуговом проходя… …   Современная энциклопедия

  • ПЛАЗМОТРОН — (от плазма и ...трон) (плазматрон плазменный генератор), газоразрядное устройство для получения низкотемпературной плазмы (Т ? 104К). Распространены высокочастотные и дуговые плазмотроны. В высокочастотных плазмотронах (мощностью до 1 МВт)… …   Большой Энциклопедический словарь

  • плазмотрон — см. плазматрон. Толковый словарь иностранных слов Л. П. Крысина. М: Русский язык, 1998 …   Словарь иностранных слов русского языка

  • плазмотрон — Устройство, в котором газ нагревается до температуры, при которой он становится проводником электрического тока. [ГОСТ 16382 87] Тематики электротермическое оборудование …   Справочник технического переводчика

  • Плазмотрон — (от плазма и ...трон) (плазматрон), газоразрядное высокочастотное или дуговое устройство для получения плазмы с температурой 103 104 К. В высокочастотном плазмотроне плазмообразующее вещество нагревается обычно вихревыми токами, в дуговом проходя …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • Плазмотрон — [plasmatron, plasma generator] газозарядное устройство для получения струи или дуги низкотемпературной (103 105 К) плазмы. Исследования по созданию плазмотрона начались с XX в., но их широкое промышленное использование в конце 1950 х гг., по… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • плазмотрон — (плазматрон, плазменный генератор), газоразрядное устройство для получения низкотемпературной (порядка 10⁴ К) плазмы. Плазмотроны используются гл. обр. в промышленности в качестве нагревательных устройств, но их также применяют и в плазменных… …   Энциклопедия техники

  • плазмотрон — а; м. [от греч. plasma вылепленное, оформленное и сл. (элек)трон] Устройство для получения плазмы (2 зн.) в промышленных и технических целях. * * * плазмотрон (от плазма и ...трон) (плазматрон, плазменный генератор), газоразрядное устройство для… …   Энциклопедический словарь

  • dic.academic.ru

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *