Многие плазмотроны, которые использующиеся в современном мире для обработки металлов, работают на токе прямой полярности. В настоящий момент лантанированные вольфрамовый электроды более популярны, чем торированные. Это связано с тем, что последние излучают радиацию. К тому же эмиссионные свойства вольфрамового катода улучшаются за счет добавления тория или лантана. Эти примеси улучшают условия зажигания и создают большую плотность тока и горение дуги.
По виду электрода катода плазмотроны постоянного тока имеют большое количество вариантов. Рассмотрим некоторые из них. Чаще всего изпользуются три типа стержневых катодов: расходуемый, гозозащитный и пленкозащитный
 Первый тип, расходуемый – это графитовый электрод плазмотрона с водяной стабилизацией. Графит имеет высокую степень плавления, но, нагреваясь до высокой температуры, не плавится, а возгоняется, чем и обусловлен его повышенный расход.
Следующий, газозащищенный вольфрамовый электрод более популярен. Катод из тугоплавкого вольфрамового стержня при нагрузке 15-20 а/мм2, при использовании в среде аргона или гелиевой (инертной) и восстановительной (азот, водород) средах более экономичен. К тому же он намного прочнее и обладает большей газопроводностью. Еще одно положительное свойство вольфрама, с добавками то, что он рекристаллизуется при более высокой температуре, чем чистый вольфрам и при этом сохраняется волокнистое строение и пластичность.
Но такой электрод имеет и недостатки, например, его стойкость резко снижается. Если в плазмотронах для резки используют технический азот, в котором 3-5 % О2, через несколько часов эксплуатации при токе 300-400 А появляется кратер, в итоге смещается центр относительно оси сопла, и образуется двойное дугообразование. Из всего изложенного выше становится, очевидно, что система с двойным газом несовершенна. При использовании воздуха нужен дефицитный аргон. Это усложняет конструкцию плазмотрона, и нагревание в области катода становится хуже.
Пленкозащитный стержневой катод, разработан сравнительно недавно. Он более стойкий при работе в средах, содержащих кислород. Например, в воздухе, в техническом азоте. Это стержень из сплавов циркония в медной обойме. Этот элемент имеет сравнительно низкую температуру плавления 2125 °К и высокую термостойкость. Тугоплавкие соединения, которые образуют пленку, в обычных условиях являются диэлектриками.
При нагревании до температуры плавления в 3200 °К они становятся проводниками с ионной проводимостью (? >= 1 ом-1*см-1). Присутствие в составе газовой среды кислорода и азота, и такой степени интенсивности охлажления, чтобы температура катодного пятна, не превышала бы температуру разложения тугоплавких соединений, достаточно для того, чтобы сохранялась высокая стойкость катода.
Использование пленкозащитного электрода в плазмотронах переменного тока не допустимо, так как он разрушается в полупериоды обратной полярности.
|
