Дисертація присвячена підвищенню ефективності та розширенню технологічних можливостей плазмової різки. Огляд відомих результатів досліджень плазмотронів для різання показав, що стримуючим фактором підвищення їх ефективності є низькі енергетичні характеристики: ресурс роботи, теплової ККД, ефективний ККД нагріву речовини і високі енерговитрати. Найбільш перспективними плазмотронами, що вирішують проблему ефективності плазмотроних технологій різки є плазмотрони з порожнистими циліндричними «холодними і гарячими» катодами, однак і вони потребують поліпшення енергетичних характеристик, що вимагає проведення серйозних теоретичних і експериментальних досліджень. Пошук шляхів вирішення даних проблем дозволив виявити конструктивні рішення та умови, що сприяють підвищенню ресурсу роботи і ефективності плазмотронів з порожнистими циліндричними «холодними і гарячими» катодами, що працюють на кисневмісних газах, за рахунок примусового розподілу катодної прив’язки дуги. Це дозволило створити новий клас плазмотронів для різання металів товщиною до 400 мм потужністю від 40 до 300 кВт. При цьому питома ерозія мідного полого катода при струмі дуги 700 А склала (10^-9 – 10^-10) кг/Кл, що на порядок нижче відомих даних. Вперше для різання металів великої товщини (понад 100 мм) розроблений секціонований плазмотрон з порожнистим електродом в якому розташовані термоемісійні вставки (з вольфраму) захищені від ерозії робочого газу (повітря) аргоном низького тиску, що сприяє утворенню дифузною прив’язки дуги та підвищення струму дуги понад 800 А. Установлено, що розроблений плазмотрон з порожнистим «холодним» електродом при різанні металу на зворотної полярності збільшує ресурс роботи електрода більш ніж у два рази, а продуктивність на 20–40%. З урахуванням власних дослідних даних і результатів досліджень інших авторів встановлено, що тепловий ККД різального плазмотрона залежить від відстані сопла до металу, що розрізається, полярності горіння, довжини каналу сопла і витрати плазмоутворюючого газу. Енерговитрати на один погонний метр різу для плазмотронів з порожнистими і термохімічними електродами практично однакові і зростають зі збільшенням товщини різання металу. Розроблена інженерна методика розрахунку високоресурсних плазмотронів для різання з порожнистими циліндричними «холодними і гарячими» електродами, які працюють на кисневмісних газах. Дані конструкції плазмотронів пройшли промислове випробування на ПрАТ «Сєвередонецьке об’єднання АЗОТ» м. Сєвєродонецьк та ТОВ «Буддеталь» м. Краматорськ. Вони застосовувалися при різанні сталей (ст. 3, ст. 20, сталь 45, 09Г2С, 17ГС) товщиною до 400 мм; високолегованих сталей (12Х18Н10Т, 17Х23Н18, 20Х13, 10Х17Н13М3Т) товщиною до 150 мм; кольорових металів і сплавів (алюмінію, міді, латуні, бронзи) і титану завтовшки 100 мм; для різання круглого прокату (40ХН2МА) до 300 мм, поковок (сталь 45) до 200 мм; труб високого тиску з товщиною стінки до 40–50 мм (ст. 12Х18Н10Т, 12Х1МФ).
