Плазменное бурение

Плазменный способ разрушения материалов находит применение в промышленности. Принцип действия плазменного бурения: струя холодной плазмы с температурой от 5000 до 50000 ^oC используется для получения отверстий, резки, расплавления, сварки и др. Плазма индуцируется плазмотроном, его также называют электродуговой плазменной головкой.

На рисунке показана принципиальная схема плазмотрона.

1 — электрод;

2 — охлаждающая жидкость;

3 — столб дуги

4 — электрод;

5 — струя плазмы.

Получаемая струя плазмы имеет большой диапазон технологических свойств, зависящих от температуры и скорости истечения плазменной струи, параметров электрического тока, материала электродов, свойств подаваемого газа, а также от физических качеств обрабатываемого объекта.

Струя плазмы создается электрическим дуговым разрядом между изолированными электродами. Первый электрод изготавливается в виде стержня, второй — в виде диска с отверстием являющимся — соплом. Диаметр канала соответствует диаметру дуги. Через канал вдоль электрической дуги, со стороны первого электрода, подается газ по направлению к соплу. Проходя через столб электродуги, газ ионизируется, образуя струю плазмы выходящую из сопла в виде факела. Газ с меньшей степенью ионизации имеющий меньшую температур обволакивает столб электродуги, изолируя стенки канала и сопла от теплового воздействия плазмы.

Плазменными генераторами создается температура до 16650 ^oC, при такой температуре струей плазмы могут разрушаться любые породы. Плазма образуется при прохождении электрического тока через поток гелия или аргона, пропускаемого между электродами со скоростью 180-7330 м/с. Для получения плазмы достаточно напряжение используемого тока равное 10-500 В, при силе тока 100-1000 А. В дугу поступает от 60 до 80% подводимой энергии. Породе передается около 50% энергии плазмы, часть энергии уносится охлаждающей жидкостью. Таким образом, КПД плазменного бура составляет 30-40%.