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等离子切割的演变

发布时间:2019/10/29 10:07

等离子切割的演变

过去到现在的发展历程

发布时间:2019年10月29日

发表人:江苏科茂自动化有限公司

关于:数控切割机等离子切割机

等离子切割

自1950年代后期工程师首次开发出等离子切割机以来,等离子切割已经走了很长一段路。如今,等离子切割已成为广泛用于各种行业的金属板切割工艺之一。

早期的等离子切割系统主要用于将不锈钢和铝板切割成1公分至610公分以上的宽度。这些系统,以当今的设计标准为基础,是切割重型有色金属板最实用的方法。大多数安装在仿形切割机上,该机器使用光电池示踪剂复制要切割的零件的大黑线工程图,或使用磁示踪剂跟随钢模板的路径。

整个1960年代,工程师们一直在致力于这一过程,以期提高切割质量并改善割炬中可消耗喷嘴和电极的寿命。在此期间,随着工艺的改进以及用户意识到其能够以非常高的速度切割有色金属中的复杂形状的能力,等离子开始获得动力。

1968年,采用径向注水技术。这项获得专利的喷嘴技术使用了沿等离子束径向注入的纯水来压缩电弧,从而提高了电弧的能量密度,同时改善了喷嘴的冷却性能,从而实现了更快的切割速度,更高质量的切割,并能够以四到六倍的速度切割碳钢。比氧气切割过程快十倍。

大约在同一时间,数控切割机技术得到了改进。微处理器控制技术开始成为数控切割机的大脑,从而实现了更高的精度,更高的切割速度(对于新技术等离子系统而言是必需的)以及更高水平的自动化和生产率。
到1970年代,等离子切割技术取代了许多从6毫米到20毫米厚的火焰切割的切割应用,同时仍保持了其在不锈钢和铝市场上的优势。尽管等离子可以切割厚度超过35毫米的钢,但对于较重的钢板来说,富氧工艺仍然是低成本的替代方案。

重大工程突破的时间表

建立等离子切割的早期历史基线后,让我们看一下该技术的一些重大工程突破:

1957年,开发了等离子切割工艺,作为气体钨极电弧焊(GTAW)工艺的扩展。

1962年至1967年,易损件设计完成了几项新开发,并且双流割炬的设计旨在帮助改善有色金属的易损件寿命并降低质量。

1968年注水工艺商业化。该工艺可以切割出具有干净,直角的切边和更快的速度,以及以可接受的切割质量切割碳钢。
现代等离子切割
1980年代初期基于氧气的等离子切割系统的出现意味着切割质量比当时传统的基于氮的等离子切割系统更好(下)。
 

1970年至1979年,旨在提供烟雾和烟气控制的地下水位和水消声器问世。基于自动电弧电压的高度控制可实现更一致的切割质量和更长的易损件寿命。

1980-1984年引入了基于氧气的等离子切割系统,该系统有助于改善边缘的垂直度和边缘冶金性(更柔软,可焊接的边缘),并允许以较低的功率水平和较高的切割速度切割碳钢(见图2)。

1984年至1990年空气等离子切割工艺的许多发展使得手动切割和机械化薄板切割具有更好的便携性和更低的功率水平。

1990开发了使用脉冲宽度调制的电流控制输出的更好的电源设计。一些系统开始使用重量更轻,体积更小的逆变器技术电源,适用于便携式手持式等离子系统。

1992引入了长寿命制氧工艺技术。从本质上讲,这是微处理器控制的控制等离子气体升温压力以及电源输出电流强度的方法。它有助于将典型的氧等离子体耗材寿命延长四到六倍;改善零件的一致性;并帮助降低了等离子切割的成本。

1993年开发了高清等离子体技术,该技术需要使用以前的长寿命氧气技术。此过程允许使用新的喷嘴设计,该喷嘴设计可将氧等离子弧的能量密度提高多达四倍,从而可以在所有材料厚度上进行更方形,更清洁的切割。

1996出现了自动化的气体流量控制系统。他们与机床的数控数字接口。这些气流控制消除了在设置切割过程参数时与机器操作员相关的错误的某些可能性。

1996-2006年,出现了许多与提高切割质量和生产率以及使许多工艺切割参数自动化有关的发展。其中包括集成的等离子系统,紧密耦合数控系统,等离子电源,气流控制,CAM软件和高度控制系统,以使过程自动化。通过将这些专业知识内置到系统中,机器操作员的工作变得更加简单,并且流程对操作员专业知识的依赖也减少了。

最新技术发展

在过去的七年中,等离子切割技术的发展迅速。高清晰度机器的最新版本是它们与所耦合的CNC机器的完全集成。新的CNC具有触摸屏可访问性,可最大程度减少操作等离子切割机所涉及的按钮数量,并使操作几乎与任何基于Windows®的软件一样简单。即使是最大,最复杂的CNC等离子切割机,也简化了操作员培训。借助自动校准高度控制功能的改进,操作员的工作也变得更加轻松。由于割炬中的易损件已磨损,因此操作员无需进行调整。

等离子割孔

图3:自等离子切割的早期(顶部)以来,孔的切割已得到改善。当今的等离子技术可以精确地切割出满足非常严格的规格(底部)的孔

通过CAM软件中的大量信息数据库,改进了孔切割功能,该数据库可自动识别CAD功能并实现最佳的切割路径和等离子切割参数,包括动态保护气变化,几乎消除了等离子中的正常锥度在钢上切孔(请参见图3)。该过程对机器操作员和系统程序员而言是透明的,从而无需他们成为专家。

缩短切割时间的改进已被纳入CAM软件。该软件可自动识别整个切割套(多个零件)的区域,并修改移动时间,割炬缩回时间和气体预流时间,以减少生产时间并提高产品产量。

嵌套软件现在以最有效的方式应用导入点,以避免在易于与先前切割的零件碰撞的区域上移动。

改进的板坡口软件简化了与XY CNC切割机的坡口头的集成和操作。这一进步再一次与系统的CAM软件相关联,节省了许多程序员/操作员的反复试验测试,而这对于保持板边缘坡口应用(例如焊缝准备)的最佳公差始终是必需的。

全新的排气喷嘴和气体混合技术有助于提高不锈钢边缘质量。边缘更方形,更有光泽且可焊接。

主要制造商的空气等离子切割系统在切割质量,易损件寿命和工作周期方面也得到了显着改善。这些系统主要是为便携式和店内手持切割应用而设计的,现在可以使用快速更换的机械割炬,并且可以轻松地与各种低成本的CNC机器接口。系统有30安培,烤面包机大小的设备(可在120V家用电流下运行)切割多达0.5英寸厚的材料,以及125安培,100%占空比的工业设备(可切割2.25英寸)。材料。两种便携式系统都可以与手电筒一起使用,也可以机械化用于各种自动切割应用。

工业机械化系统通常具有100%的占空比,可与机器割炬一起使用,并设计为使用各种压缩气体来微调不同材料的切割质量。这些系统具有130至800安培的各种尺寸和容量。

自从创建第一个等离子体系统以来,在提高可靠性,性能,易耗寿命,切割质量和易用性方面取得了许多其他进步。该工艺与激光切割,磨料水射流和含氧燃料切割共同在切割市场上占有一席之地,当用于适当的应用时,所有这些都可以提供准确性,生产率和长期成本效益。


江苏科茂自动化有限公司 www.jskemao.cn

数控切割机制造商