Плазмообразующие среды (газы)

Теги

В основе плазмообразующих сред используют аргон, гелий, азот, воздух, водород, воду.

Аргон - химически инертный газ с низкой теплопроводностью, поэтому он хорошо защищает от перегрева и разрушения электрод и сопло. Однако, аргон малоэффективен для преобразования электрической энергии дуги в тепловую.

Он обладает самой низкой напряженностью поля столба дуги, т. е. аргоновая плазма вызывает значительное падение напряжения на дуге. Это означает, что при одинаковом токе в аргоновой плазме выделяется минимальное количество энергии по сравнению с другими плазмообразующими газами.

Газы образующие палазмы

Гелий - в отличие от аргона обладает большей теплопроводностью. В случае его применения для плазменной резки происходит быстрый нагрев и разрушение сопла. Гелий обеспечивает высокую напряженность дугового столба примерно в четыре раза более высокую, чем у аргоновой плазмы.

Гелий, в отличие от аргона, является более эффективным преобразователем энергии дуги в тепло и применяется в смеси с аргоном.

Азот является наиболее приемлемым газом для стабилизации плазменной дуги. Теплоёмкость азотной плазмы в пять раз выше аргоновой. Напряженность поля столба дуги в азоте более высокая, чем в аргоне. Поэтому использование азота в качестве плазмообразующего газа эффективно для преобразования электрической энергии в тепловую.

Воздух является сильным окислителем металлов. При использовании воздуха по сравнению с азотом скорость резки углеродистых и низколегированных сталей при тех же параметрах дуги возрастает более, чем в 1,5 раза.

Водород обеспечивает высокую напряженность поля дугового столба. Диссоциация и ионизация водорода происходит при более низких температурах, чем аргона и гелия. Теплоёмкость водородной плазмы несколько ниже азотной, но в четыре раза выше аргоновой.

Водород обладает высокой теплопроводностью и является эффективным преобразователем энергии дуги в тепло. Использование водорода в качестве плазмообразующего газа приводит к быстрому разрушению сопла в результате интенсивного нагрева. Поэтому водород применяют как добавку к аргону или азоту.

Вода может использоваться в качестве плазмообразующей среды самостоятельно, в виде пара или как добавка к рабочему газу. Применение воды обеспечивает интенсивное охлаждение периферийных участков столба дуги и концентрирует его. В результате температура в ядре дуги возрастает, увеличивается его проплавляющая способность.

Анализ рассмотренных плазмообразующих сред показывает, что ни один из газов не может обеспечить самостоятельно весь комплекс положительных свойств идеальной плазмообразующей среды. Поэтому используют смеси из различных газов.

Хорошо зарекомендовали себя смеси аргона и азота в сочетании с водородом. В сочетании с азотом и воздухом применяется вода. Плазмообразующая среда оказывает существенное влияние на изменение фазового состава металла прилегающего к поверхности реза, на его химический состав и механические свойства.