Катод для електродугових процесів

Изобретение относится к электротехнике, в частности к дуговым про* цессам в активных газовых средах, и может быть использовано в качестве катодов для сварки, нагрева и оплавления поверхности металлических изделий, химико-термической обработки изделий и т.д. Цель изобретения Изобретение относится к электротехнике, в частности к дуговым процессам в активных газовых средах, и может быть использовано в качестве катодов для сварки, нагрева и оплавления поверхности металлических изделий, химикотермической обработки поверхности, разделительной резки, поверхностной строжки и т.д. Целью изобретения является повыше ние качества поверхности обрабатываемого металлического изделия путем улучшения стабильности электрических параметров дуги. Рабочая пленка катода имеет следующий состав, м а с Д : 5-90 повышение качества поверхности обрабатываемого металлического изделия путем улучшения стабильности электрических параметров дуги. Рабочая пленка катода содержит следующие компоненты, мас.%: оксиды щелочноземельных металлов 3 - Ю ; оксид алюминия 7-18; нитриды элементов подгруппы титана 9-25; оксиды элементов подгруппы • титана остальное. В качестве оксида щелочноземельного металла используется оксид бария (k-7 мас Л) или оксид каль- • ция (5~9 мас Д ) .При отключении дугового разряда в пленке вследствие термоструктурных преобразрааний образуются трещины. Частично эти трещины залечиваются эвтектикой из диоксида, "' циркония и окиси алюминия. 2 з.п. ф-лы, 1 табл. Оксиды щелочноземельных металлов 3*1 У Оксид алюминия 7-ї 8 Нитриды элементов под- • группы титана 9~?5 Оксиды элементов подгруппы титана Остальное В качестве оксида щелочноземельного металла используется оксид бария в количестве k-7 мэс.% или оксигі кальция в количестве 5-9 мае.?. Основой рабочей пленки катода служат хорошо зарекомендовавшие себя для этой цели оксиды и нитриды элементов подгруппы титана, они облада Г | т. la ют комплексом свойств, обеспечивающих работоспособность катода. Оксиды щелочноземельных металлов служат для повышения эмиссионной способности оксинитридной пленки, а также являются стабилизаторами структуры диоксида циркония, что позволяет уменьшить растрескивание пленки при частых включениях и выключениях дугового разряда. Электрод работает следующим образом. При возбуждении электрической дуги рабочая пленка катода плавится и находится в жидком состоянии на протяжении всего времени работы дуги. После отключения дугового разряда оксидно-нитридная пленка остывает и, несмотря на то, что диоксид циркония стабилизирован оксидом бария или кальция, в ней вследствие термоструктурных преобразований образуются трещины. Эти трещины частично залечиваются легкоплавкой эвтектикой 2гО г -А1 2 О э и поэтому при повторном включении электрической дуги срывается значительно меньше пленок, чем в случае отсутствия оксида алюминия. же оценивали состояние обрабатываемой поверхности и наличие материала активной вставки в поверхностном слое обрабатываемого материала. Анализ представленных данных позволяет сделать следующие выводы. Превышение верхнего предела укаЇ0 занных соотношений приводит к ухудшению стабильности горения дуги и качества обрабатываемой поверхности (примеры 5, 7, 15). Выход за нижний предел приведенных соотношений также ухудшает стабиль15 ность горения разряда и качество обрабатываемой поверхности (примеры 1, 6, 1*0. При содержании диоксида алюминия 20 менее 7 мас,% (пример 6) образуется недостаточное количество эвтектики, происходит растрескивание рабочей пленки, ухудшаются стабильность разряда и качество обрабатываемой по25 верхности. При содержании диоксида алюминия более 18 мас,% (пример 7) образуется чрезмерное количество эвтектики, что значительно снижает температуру плавПри поджиге дуги эвтектика плавит- 30 ления рабочей пленки и приводит к выплавлению ее, попаданию материала ся раньше, чем диоксид циркония, и катода в обрабатываемое изделие и удерживает твердые частички рабочей ухудшению качества обрабатываемой пленки от выброса. Таким образом, поверхности. залечивание эвтектикой трещин в оксидно-нитридной пленке приводит к Таким образом, выбранные пределы 35 содержания компонентов являются оптитому, что в процессе циклических тепловых нагрузок при включении и мальными и обеспечивают работоспособ'выключении электрической дуги резко ность катода. сокращается растрескивание, отшелушивание пленки и выброс материала Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я активной вставки, особенно в началь- 40 ный период работы катода и тем самым 1. Катод для электродуговых процесповышается стабильность разряда. сов, содержащий защитную пленку, сосКатод представляет медный водотоящую из оксидов и нитридов элеменохлаждаемый держатель, изготовленный 45 тов подгруппы титана и оксидов щелочиз меди М.-1 (ГОСТ 5^6-79) , в котором ноземельных металлов, о т л и ч а ю находится защитная пленка, содержащая щ и й с я тем, что, с целью повышедиоксид и нитрид циркония или гафния, ния качества обработки путем улучшеоксид щелочноземельного металла и окния стабильности электрических парасид алюминия. Конкретные составы метров дуги, пленка дополнительно сопленки приведены в таблице. Испытадержит оксид алюминия при следующем ния электродов проводили в воздушной соотношении компонентов, м а с Д : среде на токах 650-/50 Л. В качестве Оксиды щелочноземельных источника питания использовали выпряметаллов 3-Ю мители ВДП-500. Обработке подвергался Оксид алюминия 7-13 55 плэтинородиевый сплав ПлРд-7. Нитриды элементов подВ качестве критерия стабильности группы титана 9-25 разряда принимали относительную велиОксиды элементов подчину колебания тока и напряжения, гак группы титана Остальное 5 3. Катод п о п . 1 , о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве оксида щелочноземельного металла использован оксид кальция в количестве 5-9 мас.%. 2. Катод по п.1 , о т л и ч а ю~щ и и с я тем, что в качестве оксида щелочноземельного металла использован оксид бария в количестне Ц-7 мас.%. При Оксиды щелочноземельных металлов, мас.% мер ВаО СаО А1 г ГЬ Оксиды элемен- Нитриды элетов подгруппы ментов подтитана, мас.% группы титана, мас.% SrO ZrO* 1 1 2 3 HfOz ZrN 13 69 з 7 81 9 7 13 63 17 10 18 *7 ) 25 5 12 13 58 17. 6 7 — — 71 17 7 — 5 20 13 56 66 17 17 13 13 13 63 63 63 17 17 - 6 3 5 NfN 17 7 8 9 10 11 7 7 — 7 12 7 — ]h 7 13 13 13 15 7* 13 13 Критерий 7 3 2 лия 17 17 17 63 73 Колебания тока и напряжения 15%, поверхность "волнистая", включения материала активной вставки в поверхностном слое изделия Колебания тока и напряжения 5-7%, поверхность ровная, включений нет Колебания тока и напряжения 2-3%, поверхность ровная, включений нет Колебания тока и напряжения 6-8%, поверхность ровная, включений нет Колебания тока и напряжения 20%,поверхность "волнистая", включения материала активной вставки в поверхностном слое изде 7 7 То же То же Колебания тока и напряжения 3~^&» поверхность роаная, включений пег То же То же Колебания тока и напряжения 2-3% поверхность роензя, включений нет То же То же Колебания тока и напряжения 15%, поверхность^"волнистая1 ', включения материавла активной ' вставки в поверхностном слое изделия То же 15*1935 Редактор Л.Волкова Составитель Г.Тютченкова Техред Л.Сердюкова Корректор В.Кабаций Заказ 165/ДСП Тираж W Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. V 5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарине,1