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一臺數(shù)控等離子切割機(jī)的生產(chǎn)能力相當(dāng)于數(shù)控火焰切割機(jī)的3~5倍,這大大節(jié)約了設(shè)備占用廠房的面積,既縮減了基建投資,又提高了造船廠十分寶貴的加工場地的利用率。還有數(shù)控等離子切割精度高、熱變形小、切口不掛渣,免去了人工打磨工時,綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。按對電弧壓縮情況可分為一般等離子弧切割(電弧經(jīng)過機(jī)械、熱、和電磁壓縮)和水再壓縮等離子弧切割兩類。
以單位割縫長度(元/m)作為考核指標(biāo),在我國造船廠切割厚度25mm以下的鋼板,采用長壽命氧氣等離子切割的運(yùn)行成本比火焰切割低,這與實(shí)際生產(chǎn)跟蹤反饋的數(shù)據(jù)及國際上的普遍情形是吻合的。
利用數(shù)控等離子切割,人們能夠非??旖莺头奖愕赝瓿蓴?shù)控火焰切割無法勝任的不銹鋼、鋁、銅、復(fù)合板材以及復(fù)雜零件的切割任務(wù),其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于其他機(jī)械加工方法。
按對電弧壓縮情況可分為一般等離子弧切割(電弧經(jīng)過機(jī)械、熱、和電磁壓縮)和水再壓縮等離子弧切割兩類;
一般等離子弧切割(目前國內(nèi)大都采用這種切割辦法)以其使用離子氣體的種類可分為空氣等離子切割、混合保護(hù)性氣體切割兩類:
1.空氣等離子切割是利用壓縮空氣作為離子氣和吹離被切溶化材料的氣流。其工作原理是壓縮空氣在電弧中加熱后分解和電離,生成的氧與切割材料產(chǎn)生化學(xué)熱反應(yīng),為此提供附加熱量,促使能加快切割速度,充分電離了的空氣等離子體,熱焓值高,因而電弧能量大。此法特別適用于切割電流在250A以內(nèi),切割厚度在≤50mm的碳素鋼、低合金鋼,也可切割不銹鋼、銅、鋁、復(fù)合材料等。空氣等離子切割由于壓縮空氣來源方便且成本低,尤其在切割碳鋼合合金鋼的中、薄板,具有切割速度快、切割面質(zhì)量好、熱變形小等特點(diǎn)。缺點(diǎn)是由于電極受氧化性氣體的強(qiáng)烈氧化,所以不宜采用廉價的鎢或鎢作為電極材料,現(xiàn)在大都采用價格高昂的純鉿做成鑲嵌式電極(我公司采用的鉿材料均從美國進(jìn)口,使用壽命是國內(nèi)的1.5~2倍)。提高弧柱電壓,能明顯地增加等離子弧的功率,因而能提高切割速度和切割更大厚度的金屬板材。在切割不銹鋼、鋁合金時,由于氧與上述材料中的鉻反應(yīng)生成高熔點(diǎn)氧化物,因此切面較為粗糙。
我國數(shù)控等離子切割技術(shù)的發(fā)展
我國數(shù)控火焰切割技術(shù)起步于20世紀(jì)80年代中期,而數(shù)控等離子切割機(jī)則更晚,大部分的數(shù)控等離子切割機(jī)以經(jīng)濟(jì)型機(jī)床(單片機(jī)為核心,步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動元件)為主。國內(nèi)曾經(jīng)從事過數(shù)控切割機(jī)制造的廠家一度多達(dá)50多家,力量分散,許多廠家的前身都是焊割工具廠,技術(shù)基礎(chǔ)差。在整個80年代,國內(nèi)企業(yè)無論是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)還是生產(chǎn)規(guī)模方面都無力與國外企業(yè)競爭 。我國數(shù)控切割技術(shù)開發(fā)研制是在20世紀(jì)80年代初、伴隨著微電子技術(shù)的成熟并獲得廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上開始起步的,經(jīng)歷多個春秋的持續(xù)發(fā)展,終于取得了可喜的成就。
20世紀(jì)70年代中期,我國造船行業(yè),針對船舶建造過程中的放樣工序,研究了船體線型的數(shù)學(xué)光順及曲面外板展開的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序,該程序系統(tǒng)產(chǎn)生的輸出結(jié)果可用于數(shù)控加工,從而使船體鋼板下料切割不再需要經(jīng)過實(shí)尺放樣——制作樣板——在鋼板上畫線——用手工或半自動切割這么多道繁瑣的工序,由此而來,應(yīng)用數(shù)控切割船用鋼板的優(yōu)越性立刻展現(xiàn)出來,它既節(jié)省了工時、放樣臺場地和樣板材料,又能減輕工人勞動強(qiáng)度,極大地提高了工效。正是在此背景下數(shù)控火焰切割機(jī)開始進(jìn)入我國船廠,用于鋼板切割下料。金屬數(shù)控切割機(jī)與其他行業(yè)有著很大的差別,在這個行業(yè)從業(yè)人數(shù)及企業(yè)總數(shù)比,行業(yè)科研院所、大專院校的相應(yīng)專業(yè)所占比例仍是比較少的,并沒有其他行業(yè)人數(shù)上的優(yōu)勢。