Ключ к бессмертию плазменных горелок: новое изобретение преобразует промышленность

Команде исследователей из Китая удалось кардинально продлить срок службы плазменной горелки – со 160 часов до нескольких лет непрерывной работы. Этот значительный прогресс, как сообщается, сделал их разработку самой долговечной в своем роде на сегодняшний день.

В плазменном состоянии материя нагрета до сверхвысоких температур, а электроны, отделенные от атомов, образуют ионизированный газ. Этот газ способен с высокой точностью резать токопроводящие материалы, что делает плазменные горелки незаменимыми в различных промышленных областях.

В большинстве таких горелок используются инертные газы вроде гелия, неона и аргона. Наиболее распространенной смесью является аргон с добавлением водорода, поскольку она относительно недорога и обеспечивает самую высокую четкость.

В процессе резки плазменная горелка формирует электрическую дугу с обрабатываемым материалом. Эта дуга сжимается медным соплом с тонким отверстием. За счет малого диаметра выходного отверстия плазма, вытекающая из сопла, разогревается до очень высоких температур и приобретает большую скорость.

Горелка может нагреваться до температур около 20 000°C.

Высокоскоростной поток плазмы также помогает удалять расплавленный материал с обрабатываемой поверхности. В отличие от кислородной резки, плазменная не окисляет металл, что позволяет использовать ее для широкого спектра материалов, включая нержавеющую сталь, чугун, алюминий и другие сплавы.

Кроме резки, плазменные технологии применяются в низкоуглеродной металлургии, производстве углеродных материалов, сфероидизации порошков и других областях. Во всех этих процессах катод постепенно изнашивается и требует периодической замены, что и ограничивает срок службы, а также увеличивает затраты на обслуживание оборудования.

Исследовательская группа под руководством профессора Чжао Пэна нашла простое и эффективное решение проблемы. Их изобретение представляет собой систему непрерывной подачи катода, которая заменяет старые изношенные катоды без остановки работы горелки.

Новая конструкция преодолевает сразу пять основных препятствий: электропроводность, теплопроводность, герметизацию, водяное охлаждение и непрерывность механизма подачи. На данный момент это самая долговечная плазменная горелка в мире.