Плазменные движители.

Большинство реактивных двигателей используют энергию, выделяющуюся при химической реакции сгорания топлива. Они развивают большую тягу, но требуют сжигания значительного количества топлива. Скорость истечения газов из сопла составляет около 1 км/с. Если же добиться скорости плазменной струи свыше 1000 км/с, то расход рабочего вещества в сотни раз меньше, чем у химического двигателя с той же тягой. Для разгона плазмы используют различные схемы, в частности с применением скрещенных электрических и магнитных полей.

В современных плазменных движителях сила тяги пока невелика, но они уже используются в системе ориентирования космических кораблей. По таким же принципам работают магнитогидродинамические насосы для перекачки проводящих жидкостей (расплавленного металла). [3]

2.4. Автоматическая резка плазменной струей

Промышленное применение плазменной дуги для резки началось в начале 50-х годов, и с течением времени плазменная резка завоевала все основные позиции, принадлежащие ранее другим способам механической или термической резки. Это способ, при котором газ под воздействием электрической дуги переходит в состояние плазмы и претерпевает эффект сжатия, проходя через охлажденную форсунку.

Способ плазменной резки используется для резки любых электропроводных материалов, но при этом качественные показатели резки (скорость, толщина и т.д.) зависят от используемого плазменного газа. Особый интерес плазменная резка представляет для предприятий, работающих с листовым металлом для выполнения следующих видов работ:

· резка нержавеющих сталей и цветных металлов: классический способ кислородной резки в этом случае не может быть применен вообще, а лазерная резка, помимо выше указанных недостатков, ограничена возможностью резки только определенной толщины. Возможности плазменной резки неограниченны и получаемое качество резки высокое.

· резка углеродистых марок стали малой и средней толщины (< 30 мм)

· серийное производство металлических деталей

· резка сложных геометрических форм, исключающая деформацию разрезаемого материала.

Положительные стороны плазменной резки:

· Возможность применения для резки большого количества материалов. У

· Универсальность

· широкие возможности резки:толщина резки: от 0.4 до 150 мм в зависимости от материала

· Высокая производительность

· сравнительно более высокая скорость резки

· простота в подготовке к работе и запуске

· стабильность качественных показателей резки

· при необходимости процесс может быть легко автоматизирован или роботизирован

· незначительная зона термического воздействия

· незначительное или полное отсутствие деформации разрезаемого материала

· нюанс: предназначено для резки только электропроводных материалов

 

На практике существуют различные виды плазменной резки, применяемые каждый в определенной области в зависимости от используемого плазменного газа:

1. Плазма с использованием нейтрального или раскисляющего газа Используемыми газами являются: азот, аргон или смесь аргона и водорода (иногда смесь азота и водорода). Применяется для резки цветных металлов и нержавеющей стали. Плазма аргон-водород используется для ручной резки.

2. Плазма с использованием кислородосодержащего газа. При этом методе в качестве плазменного газа используется сжатый воздух или чистый кислород. Применяется для резки углеродистых марок стали. Плазма сжатый воздух используется для ручной резки

3. Плазма с впрыском воды. При этом методе резки происходит комбинированный процесс смешивания газа (азота, сжатого воздуха или кислорода) с последующим впрыском воды. Применяется для резки любых электропроводных материалов. Уменьшает количество вредных выбросов. Метод используется только для автоматической резки.

Процесс плазменной резки можно описать следующим образом: · плазменная струя образуется в резаке: газ под давлением, проходя через форсунку, под воздействием электрической дуги преобразуется в плазму (молекулы разъединяются, ионизуются и возбуждаются).

Высокотемпературный поток плазмы (от 10 000 до 25 000 °С) с огромной скоростью (от 500 до 1500 м/с) вырывается из отверстия форсунки в форме цилиндрической колонны небольшого сечения, воздействует на разрезаемый материал, плавит металл и удаляет расплавленную массу, оставляя ровный и гладкий разрез.

Первоначально зажигание дуги происходит между электродом и форсункой с помощью источника высокочастотных импульсов или же в результате контакта (короткого замыкания) между электродом и форсункой.

Для осуществления процесса резки дуга "переносится" на разрезаемый материал, поэтому способ плазменной резки применим только для электропроводных материалов.

Источником электроэнергии, необходимой для образования плазмы, является генератор постоянного тока. Для охлаждения резака используется жидкость с высокой степенью теплопроводности и низкой степенью электропроводности. Таковой является деминерализированная вода.

В установках плазменной резки небольшой мощности для охлаждения резака используется сжатый воздух.[5]

[см. приложение]

 

 

2.5. Электродуговая плазменная наплавка.

Электродуговая плазменная наплавка позволяет сравнительно быстро получить слой наплавленного металла для восстановления размеров изношенных деталей и одновременно изменить механические свойства поверхности. Процесс электродуговой плазменной наплавки характеризуется тем, что частицы порошка подогреваются и вводятся в расплавленную ванну. Имеются установки для ручной плазменной наплавки УПНС-304, УПВ-301.Установки электродуговой плазменной наплавки широко используются при восстановлении деталей машин, судов и другой техники на промышленных предприятиях города Ремонтно-эксплуатационной базе флота, «Стройдеталь», «Ремонтно - механическом завод», «Воткинской ГЭС».[6]