等离子切割原理及相关工艺.ppt

(二)激光切割的实际应用激光切割技术应用始于1970年代目前，美国海军在激光技术应用于造船方面的研究处于领先地位日本近年生产销售功率为5kW以下的数控激光切割机可高质量地切割厚度达32mm低碳钢切割12mm板时其切割速度约为2.5m/min与现有的等离子弧切割机相当第63页,共66页，5月，星期六，2024年，5月激光切割在船厂中应用三井造船公司玉野造船厂以建造舰艇为主，兼造4万吨级散货船船体构件的板厚大都在10毫米左右，薄钢板加工量占相当大比例舰艇结构钢板较薄，要求热变形小、切割精度高采用激光切割机加工船体钢板取得了明显的效果第64页,共66页，5月，星期六，2024年，5月玉野船厂的激光切割机日本产机载型CO2激光切割机，轨距7.5m最大功率3.5kW(额定功率3kW)有效切割宽度5.4m，有效切割长度29.1m，最大切割厚度19mm切割板厚8?10mm的速度为900?1000mm/min切口宽度在0.5mm以下，切割变形极小不发生切口上缘熔塌和下缘粘渣，切割精度大大高于等离子弧切割第65页,共66页，5月，星期六，2024年，5月感谢大家观看第66页,共66页，5月，星期六，2024年，5月(4)等离子弧燃烧稳定性使用转移型等离子弧时，会出现一种破坏电弧燃烧稳定性的现象双弧现象破坏切割工艺的正常进行引起喷嘴烧损第31页,共66页，5月，星期六，2024年，5月双弧现象在一定的电流及外界条件下，电弧的电压总是力图维持最小数值这是电弧物理中的一个重要规律，叫做最小电压原理出现双弧时，A1+A2的电压小于等离子弧的电压所以喷嘴管道中的电压降与双弧现象由直接联系第32页,共66页，5月，星期六，2024年，5月双弧与等离子弧的电压为提高电弧的压缩程度，总希望减小喷嘴孔径，拉长等离子弧长度提高等离子弧的电压和磁收缩效应电压与弧长成正比从防止双弧现象的角度，应该限制弧长的过度增加对双弧现象的影响还有一些因素第33页,共66页，5月，星期六，2024年，5月(二)等离子弧切割设备与工艺1.等离子弧电源电源输出电流与电源两端电压之间的关系为电源外特性等离子弧要求电源具有陡降的外特性第34页,共66页，5月，星期六，2024年，5月电源的空载电压U0为易于引燃等离子弧并使其稳定燃烧，对电源的U0要求较高焊接、喷焊等要求U0＞80V即可而切割和喷涂则要求U0＞180V空载电压的高低主要取决于被切割材料的厚度切割大厚度材料需要更高的空载电压第35页,共66页，5月，星期六，2024年，5月等离子弧切割的电源常用的电源多数是具有陡降外特性的直流弧焊电源，有专门的型号有时为了某种工艺或材料而使用交流电源，常见于等离子弧焊也有用一般弧焊机代替，将几台相同电流种类和外特性的焊机串联国产等离子弧切割机的空载电压一般为120V~300V，工作电流为320A~500A，工作电压为60V~150V第36页,共66页，5月，星期六，2024年，5月2.等离子弧电极材料后电极材料与TIG的电极材料相同，有钨极、钍钨极和铈钨极纯钨的熔点3400℃，沸点5000℃，基本能满足要求纯钨应很好给予冷却，以减少烧损在纯钨中加入1~2%的氧化钍，即为钍钨极，比钨极发射电子能力强在相同的电极直径情况下，钍钨极可采用大电流而且烧损也较慢第37页,共66页，5月，星期六，2024年，5月铈钨极和锆铪电极钍钨极具有放射性，对健康有危害在纯钨中加入2%的铈即为铈钨极可减轻放射性污染，而且进一步提高了电子发射能力和工艺性能降低电极烧损率，是较为理想的后电极材料锆铪电极，可用空气作为工作气体在N2+H2混合气体中工作，寿命接近钍钨极第38页,共66页，5月，星期六，2024年，5月3.等离子弧工作气体常用的工作气体是氮气(N2)、氩气(Ar)、氢气(H2)或他们的混合气体N2的热焓比较高，化学性能较稳定，危险性小，同时成本低，是用的较广泛的工作气体氮会溶于钢中形成氮化铁，引起强度增高，塑性降低氮的纯度应不低于99.5%，若其中含O2或水较多时，会使钨极严重烧损第39页,共66页，5月，星期六，2024年，5月工作气体—氩气Ar的热焓较低，等离子弧电压也低Ar是单原子气体，在高温下不分解也没有吸热作用比热容和热传导值都很小，因此在氩气中燃烧电弧其热能损失最小由于Ar的电离电位较高，引弧和燃弧都需要较高的能量应采取特殊的引弧措施以解决燃弧困难的问题第40页,共66页，5月，星期六，2024年，5月工作气体—氩气Ar是惰性气体，即不与各种金属起化学反应也不溶于金属对切割化学性能