雙尖角磁場再壓縮等離子弧切割制造技術

本發明專利技術的目的在于克服目前等離子切割存在的一些缺點，減小切口寬度和錐度，改善切口表面質量，提高切割厚度、生產率和工藝穩定性，并為采用普通等離子焊機進行切割提供可能。本發明專利技術的主要特征是在等離子弧割炬上安裝一個造成雙尖角磁場或平行逆向橫磁場的專用磁頭（有電磁磁頭、永磁磁頭兩種結構），對等離子弧進行二次壓縮（或稱再壓縮），使等離子弧壓扁，能量場及壓力場向長徑集中，若是沿著等離子弧截面的長徑方向進行切割，則可實現上述目的。（*該技術在2009年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術屬于切割范疇。一般等離子弧切割存在著以下問題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被高速氣流吹走，則會造成毛刺或熔瘤，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氣流中燃燒，要求具有高空載電壓的專用電源或串聯電源;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，需要采用更大的噴咀孔徑，這樣一來，勢必會削弱了等離子的壓縮作用和穿透能力。本專利技術的目的在于克服上述缺點，有效地提高等離子切割的切口質量、工藝穩定性及生產率，降低離子氣消耗，并擴大其應用范圍。我們采用雙尖角磁埸(亦可采用平行逆向橫磁埸)，使離子弧進行二次壓縮(以下簡稱再壓縮)。使等離子弧壓扁，截面呈橢園形，能量埸及壓力埸向長徑密集，最大電流密度及中心壓強大幅度提高。采用經雙尖角磁埸再壓縮后的等離子弧，沿電弧截面的長徑方向進行切割，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，質量及生產顯著提高。本專利技術采用國內外生產的任何一種等離子切割機及其配套電源(如國產KL-1-2型等離子切割機及配用電源AX1-500型兩臺串聯)，亦可應用普通等離子焊機及其配用電源(如國產LH-300型等離子焊機及ZXG-300型配套電源)。僅需在割炬上安裝一個能夠產生雙尖角磁場的磁頭。磁頭有四個磁極，按異名極相鄰的規劃排列，我們曾采用了兩種不同的結構型式1.電磁磁頭。磁極的鐵芯為12×12×60毫米工業純鐵，每個芯柱用0.8毫米高強度漆包線纏繞480匝。磁力線由3mm厚極靴導至弧區(附圖說明圖1);激磁電流由晶體管調壓電源，或由220V交流電經單相調壓器調壓及硅二極管全波整流后供給，弧區磁感應強度可通過激磁電流調節;2.永磁磁頭。四塊永久磁鐵采用釤鈷粉末合金模壓燒結而成，每對磁鐵后端與工業純鐵板條吸合構成磁通路，磁鐵前端與極靴相連(圖2)。永磁磁頭的優點為結構簡化，重量僅為電磁磁頭的1/5，缺點是對弧區的磁感應強度調節不便。本專利技術的特征在于，切割等離子弧經雙尖角磁埸再壓縮后其物理特性發生下列有益的變化1.電弧截面壓扁，導電面積縮小(當激磁電流為10安時，截面縮小為原來的54%，長短徑之比為2.2∶1)，陽極斑點沿短徑方向的游動減小;而沿長徑方向則由緩慢的跳動變為較快的蠕動;2.等離子弧的靜特性上升，弧柱埸強增加;當激磁電流為5安時，最大電流提高到2.4倍;3.對工件的加熱集中在更為狹窄的區域內;由于沿長徑方向(即切口方向)，陽極斑點在切口內上下快速蠕動，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，當激磁電流為5安時，中心壓強為原來的1.5倍，因而穿透能力顯著增強;5.“雙弧”臨界電流顯著提高。由于以上特點，本專利技術的應用價值在于1.采用雙尖角磁埸再壓縮等離子弧，沿長徑方向切割可極大地改善切口質量，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.有相同規范下，可提高切割速度，或切割更大的厚度。3.由于可以通過增加激磁電流來提高等離子弧的穿透能力，因而為采用普通等離子焊機進行切割提供了可能，實現一機兩用的目的。4.可作為抑制“雙弧”的有效措施。我們在試驗中采用的切割材料為16mm及20mm厚1Cr18Ni9Ti不銹鋼板;離子氣為99.9%工業純氬;電極采用鈰鎢棒;推薦規范為 </tables>權利要求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等離子弧進行二次壓縮(或稱再壓縮)，使等離子弧截面壓扁，導電截面縮小。若使電弧沿著截面長徑方向進行切割，由于電弧的能量及壓力集中于狹窄的區域內，并且最大電流密度及中心壓強顯著提高，因而等離子弧變得更為“銳利”，穿透能力大為增加。本專利技術的特征是僅在普通等離子割炬上安裝一個專用磁頭，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“雙弧”的臨界電流，從而提高了切割過程的穩定性；此外，這一方法不僅可以采用一般等離子切割設備及其配套電源，也可采用普通等離子焊機進行切割，實現一機兩用。2.根據權利要求1，其中所述專用磁頭有兩種形式電磁磁頭。有四個磁極，異名極相鄰，鐵芯為12×12×16毫米工業純鐵，每個芯柱用0.8毫米高強漆包線纏繞480匝，磁力線由厚為3毫米的極靴導面弧區;永磁磁頭。用四塊釤形鈷粉末合金作磁極，每對磁極后端與工業純鐵板條吸合構成磁通路，前端與極靴相連。3.根據權利要求1，其中所述電磁磁頭的激磁電源可采用晶體管調壓電源，或由220V交流電經單相調壓器調壓及硅二極管全波整流后供給。4.根據權利要求1，其中所述離子氣采用99.9%工業純氬，電極采用鈰鎢棒。5.根據權利要求1，其中所述切割規范的特征為所需切割線能量比一般等離子弧要求低，氣體流量可適當減小。噴嘴孔徑，孔道長度、電極直徑和內縮量不再成為敏感參數，噴嘴到工件的距離應適當減小。對于16～20毫米1Cr18Ni9Ti不銹鋼板的切割規范推薦如下噴嘴孔徑3毫米，孔道長度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，噴嘴距工件高度10毫米，切割速度50～60米/時。全文摘要本專利技術的目的在于克服目前等離子切割存在的一些缺點，減小切口寬度和錐度，改善切口表面質量，提高切割厚度、生產率和工藝穩定性，并為采用普通等離子焊機進行切割提供可能。本專利技術的主要特征是在等離子弧割炬上安裝一個造成雙尖角磁場或平行逆向橫磁場的專用磁頭(有電磁磁頭、永磁磁頭兩種結構)，對等離子弧進行二次壓縮(或稱再壓縮)，使等離子弧壓扁，能量場及壓力場向長徑集中，若是沿著等離子弧截面的長徑方向進行切割，則可實現上述目的。文檔編號B23K10/00GK1052624SQ8910950公開日1991年7月3日 申請日期1989年12月22日 優先權日1989年12月22日專利技術者趙彭生, 祝樹燕, 趙國華, 王耀文 申請人:太原工業大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
雙尖角磁場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場或平行逆向橫磁場對等離子弧進行二次壓縮（或稱再壓縮），使等離子弧截面壓扁，導向截面縮小。若使電弧沿著截面長徑方向進行切割，由于電弧的能量及壓力集中于狹窄的區域內，并且最大電流密度及中心壓強顯著提高，因而等離子弧變得更為“銳利”，穿透能力大為增加。本專利技術的特征是僅在普通等離子割炬上安裝一個專用磁頭，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“雙弧”的臨界電流，從而提高了切割過程的穩定性；此外，這一方法不僅可以采用一般等離子切割設備及其配套電源，也可采用普通等離子焊機進行切割，實現一機兩用。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙彭生，祝樹燕，趙國華，王耀文，
申請(專利權)人：太原工業大學，
類型：發明
國別省市：14[中國|山西]