專利名稱：：雙尖角磁場(chǎng)再壓縮等離子弧切割的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于切割范疇。一般等離子弧切割存在著以下問(wèn)題1.作為一種熔化切割，其能量埸和壓力埸仍然不夠集中，無(wú)法與其它高能量密度熱源(如激光)相比擬，因而切口寬度較大。對(duì)于50.8mm以下鋼板，其切口寬度為氧-乙炔焰切割的2倍;2.由于沿板厚方向熱情況不同，從而使切口上寬下窄，有一定錐度(5°～15°)，另外，若是切口的熔化金屬未能及時(shí)被高速氣流吹走，則會(huì)造成毛刺或熔瘤，而清除這種熔瘤往往是比較困難的;3.為保證等離子弧具有足夠的穿透能力，必須增加離子氣流量，而要維持等離子弧在強(qiáng)氣流中燃燒，要求具有高空載電壓的專用電源或串聯(lián)電源;4.隨著切割厚度的增加，必須提高等離子弧功率。但等離子弧功率的提高受到“雙弧”臨界電流的限制。因而在增加電流的同時(shí)，需要采用更大的噴咀孔徑，這樣一來(lái)，勢(shì)必會(huì)削弱了等離子的壓縮作用和穿透能力。本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)，有效地提高等離子切割的切口質(zhì)量、工藝穩(wěn)定性及生產(chǎn)率，降低離子氣消耗，并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。我們采用雙尖角磁埸(亦可采用平行逆向橫磁埸)，使離子弧進(jìn)行二次壓縮(以下簡(jiǎn)稱再壓縮)。使等離子弧壓扁，截面呈橢園形，能量埸及壓力埸向長(zhǎng)徑密集，最大電流密度及中心壓強(qiáng)大幅度提高。采用經(jīng)雙尖角磁埸再壓縮后的等離子弧，沿電弧截面的長(zhǎng)徑方向進(jìn)行切割，在同等功率下，穿透能力顯著提高，切口寬度及錐度大為減少，質(zhì)量及生產(chǎn)顯著提高。本發(fā)明采用國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的任何一種等離子切割機(jī)及其配套電源(如國(guó)產(chǎn)KL-1-2型等離子切割機(jī)及配用電源AX1-500型兩臺(tái)串聯(lián))，亦可應(yīng)用普通等離子焊機(jī)及其配用電源(如國(guó)產(chǎn)LH-300型等離子焊機(jī)及ZXG-300型配套電源)。僅需在割炬上安裝一個(gè)能夠產(chǎn)生雙尖角磁場(chǎng)的磁頭。磁頭有四個(gè)磁極，按異名極相鄰的規(guī)劃排列，我們?cè)捎昧藘煞N不同的結(jié)構(gòu)型式1.電磁磁頭。磁極的鐵芯為12×12×60毫米工業(yè)純鐵，每個(gè)芯柱用0.8毫米高強(qiáng)度漆包線纏繞480匝。磁力線由3mm厚極靴導(dǎo)至弧區(qū)(圖1);激磁電流由晶體管調(diào)壓電源，或由220V交流電經(jīng)單相調(diào)壓器調(diào)壓及硅二極管全波整流后供給，弧區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度可通過(guò)激磁電流調(diào)節(jié);2.永磁磁頭。四塊永久磁鐵采用釤鈷粉末合金模壓燒結(jié)而成，每對(duì)磁鐵后端與工業(yè)純鐵板條吸合構(gòu)成磁通路，磁鐵前端與極靴相連(圖2)。永磁磁頭的優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，重量?jī)H為電磁磁頭的1/5，缺點(diǎn)是對(duì)弧區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)不便。本發(fā)明的特征在于，切割等離子弧經(jīng)雙尖角磁埸再壓縮后其物理特性發(fā)生下列有益的變化1.電弧截面壓扁，導(dǎo)電面積縮小(當(dāng)激磁電流為10安時(shí)，截面縮小為原來(lái)的54%，長(zhǎng)短徑之比為2.2∶1)，陽(yáng)極斑點(diǎn)沿短徑方向的游動(dòng)減小;而沿長(zhǎng)徑方向則由緩慢的跳動(dòng)變?yōu)檩^快的蠕動(dòng);2.等離子弧的靜特性上升，弧柱埸強(qiáng)增加;當(dāng)激磁電流為5安時(shí)，最大電流提高到2.4倍;3.對(duì)工件的加熱集中在更為狹窄的區(qū)域內(nèi);由于沿長(zhǎng)徑方向(即切口方向)，陽(yáng)極斑點(diǎn)在切口內(nèi)上下快速蠕動(dòng)，使切口厚度方向加熱更為均勻;4.等離子焰流的速度與沖力大幅度提高，當(dāng)激磁電流為5安時(shí)，中心壓強(qiáng)為原來(lái)的1.5倍，因而穿透能力顯著增強(qiáng);5.“雙弧”臨界電流顯著提高。由于以上特點(diǎn)，本發(fā)明的應(yīng)用價(jià)值在于1.采用雙尖角磁埸再壓縮等離子弧，沿長(zhǎng)徑方向切割可極大地改善切口質(zhì)量，切口寬度及錐度顯著減小(圖3)，與一般等離子弧切割相比，其切口更為光潔(圖4)，不易生成熔瘤，即使有少量毛刺，清除也很方便。2.有相同規(guī)范下，可提高切割速度，或切割更大的厚度。3.由于可以通過(guò)增加激磁電流來(lái)提高等離子弧的穿透能力，因而為采用普通等離子焊機(jī)進(jìn)行切割提供了可能，實(shí)現(xiàn)一機(jī)兩用的目的。4.可作為抑制“雙弧”的有效措施。我們?cè)谠囼?yàn)中采用的切割材料為16mm及20mm厚1Cr18Ni9Ti不銹鋼板;離子氣為99.9%工業(yè)純氬;電極采用鈰鎢棒;推薦規(guī)范為</tables>權(quán)利要求1.雙尖角磁埸再壓縮等離子弧切割屬于切割范疇。它是采用外加的雙尖角磁埸或平行逆向橫磁埸對(duì)等離子弧進(jìn)行二次壓縮(或稱再壓縮)，使等離子弧截面壓扁，導(dǎo)電截面縮小。若使電弧沿著截面長(zhǎng)徑方向進(jìn)行切割，由于電弧的能量及壓力集中于狹窄的區(qū)域內(nèi)，并且最大電流密度及中心壓強(qiáng)顯著提高，因而等離子弧變得更為“銳利”，穿透能力大為增加。本發(fā)明的特征是僅在普通等離子割炬上安裝一個(gè)專用磁頭，因而便于推廣。與一般等離子切割相比，其切口寬度與錐度顯著減小，切口表面更為光潔，不易生成熔瘤；在同等功率下可以提高切割速度或切割更大的厚度；且可大幅度增加出現(xiàn)“雙弧”的臨界電流，從而提高了切割過(guò)程的穩(wěn)定性；此外，這一方法不僅可以采用一般等離子切割設(shè)備及其配套電源，也可采用普通等離子焊機(jī)進(jìn)行切割，實(shí)現(xiàn)一機(jī)兩用。2.根據(jù)權(quán)利要求1，其中所述專用磁頭有兩種形式電磁磁頭。有四個(gè)磁極，異名極相鄰，鐵芯為12×12×16毫米工業(yè)純鐵，每個(gè)芯柱用0.8毫米高強(qiáng)漆包線纏繞480匝，磁力線由厚為3毫米的極靴導(dǎo)面弧區(qū);永磁磁頭。用四塊釤形鈷粉末合金作磁極，每對(duì)磁極后端與工業(yè)純鐵板條吸合構(gòu)成磁通路，前端與極靴相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1，其中所述電磁磁頭的激磁電源可采用晶體管調(diào)壓電源，或由220V交流電經(jīng)單相調(diào)壓器調(diào)壓及硅二極管全波整流后供給。4.根據(jù)權(quán)利要求1，其中所述離子氣采用99.9%工業(yè)純氬，電極采用鈰鎢棒。5.根據(jù)權(quán)利要求1，其中所述切割規(guī)范的特征為所需切割線能量比一般等離子弧要求低，氣體流量可適當(dāng)減小。噴嘴孔徑，孔道長(zhǎng)度、電極直徑和內(nèi)縮量不再成為敏感參數(shù)，噴嘴到工件的距離應(yīng)適當(dāng)減小。對(duì)于16～20毫米1Cr18Ni9Ti不銹鋼板的切割規(guī)范推薦如下噴嘴孔徑3毫米，孔道長(zhǎng)度6～7毫米，電極直徑3～4毫米，激磁電流6安，工作電壓100伏，切割電流180～200安，離子氣流量900～1100升/時(shí)，噴嘴距工件高度10毫米，切割速度50～60米/時(shí)。全文摘要本發(fā)明的目的在于克服目前等離子切割存在的一些缺點(diǎn)，減小切口寬度和錐度，改善切口表面質(zhì)量，提高切割厚度、生產(chǎn)率和工藝穩(wěn)定性，并為采用普通等離子焊機(jī)進(jìn)行切割提供可能。本發(fā)明的主要特征是在等離子弧割炬上安裝一個(gè)造成雙尖角磁場(chǎng)或平行逆向橫磁場(chǎng)的專用磁頭(有電磁磁頭、永磁磁頭兩種結(jié)構(gòu))，對(duì)等離子弧進(jìn)行二次壓縮(或稱再壓縮)，使等離子弧壓扁，能量場(chǎng)及壓力場(chǎng)向長(zhǎng)徑集中，若是沿著等離子弧截面的長(zhǎng)徑方向進(jìn)行切割，則可實(shí)現(xiàn)上述目的。文檔編號(hào)B23K10/00GK1052624SQ8910950公開日1991年7月3日申請(qǐng)日期1989年12月22日優(yōu)先權(quán)日1989年12月22日發(fā)明者趙彭生,祝樹燕,趙國(guó)華,王耀文申請(qǐng)人:太原工業(yè)大學(xué)