本发明专利技术涉及一种用于借助于等离子切割设备等离子切割工件的方法，所述等离子切割设备包括等离子电流源和等离子燃烧器，所述等离子燃烧器具有电极和喷嘴，所述喷嘴与等离子燃烧器的下端部上的电极具有微小的间距，用以在所述喷嘴与所述电极之间形成等离子腔，其特征在于，由等离子电流源产生的且流过等离子燃烧器的电流I至少在等离子切割过程的一个时间分段期间有目的性地或可控地被置于以能够自由选择的、位于30Hz至500Hz、优选35Hz至500Hz、特别优选55Hz至400Hz的范围内的频率f脉动，或者由等离子电流源产生的且流过等离子燃烧器的电流I至少在等离子切割过程的一个时间分段期间有目的性地或可控地被置于以能够自由选择的、位于0.1Hz至30Hz、优选0.1Hz至29Hz、特别优选0.1Hz至20Hz的范围内的频率f脉动。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于借助于等离子切割设备等离子切割工件的方法，该等离子切割设备包括等离子电流源和等离子燃烧器，该等离子燃烧器具有电极和喷嘴，该喷嘴与等离子燃烧器下端部上的电极具有较小的间距，用以在其之间形成等离子腔。
技术介绍
由热学地高度加热的导电气体被称作等离子，这种气体由正离子和负离子、电子以及受激发且中性的原子和分子组成。采用不同的气体、比如单原子的氩气和/或双原子的气体氢气、氮气、氧气或空气作为等离子气体。这些气体通过电弧的能量被电离和离解。通过喷嘴束紧的电弧被称作等离子束。等离子束在其参数上可能会通过喷嘴和电极的造型受到很大影响。等离子束的这些参数比如是束直径、温度、能量密度和气体流动速度。在等离子切割中，比如将等离子通过能够气冷或水冷的喷嘴被束紧。由此可以达到最大hl06W/cm2的能量密度。在等离子束中产生最大30000°C的温度，其结合较高的气体流动速度实现了非常高的材料切割速度。等离子切割设备通常至少由电流源、等离子燃烧器和供气装置组成。由于喷嘴的热负荷非常高，喷嘴通常由金属材料、优选由于较高的导电率和导热率由铜制成。同样的也适用于电极夹持器，但其也可以由银制成。这样，该喷嘴被应用于等离子燃烧器中，该等离子燃烧器的主要组成部分是等离子燃烧器头部、喷嘴罩、等离子气体引导件、喷嘴、喷嘴保持器、电极容纳装置、具有发射部件的电极夹持器以及在现代的等离子燃烧器中是喷嘴护罩保持装置和喷嘴护罩。电极夹持器固定由钨制成的尖锐的电极部件，其适用于采用非氧化的气体作为等离子气体、比如氩氢混合物。所谓的扁平电极(其发射部件比如由锆或铪制成)也适于采用氧化气体作为等离子气体、比如空气或氧气。针对含氧的等离子气体可以采用锆。不过由于其更好的热特性更适用的是铪，因为其氧化物耐热。为了实现喷嘴和电极的较高的使用寿命，经常以液体、比如水冷却，但其还能够以气体冷却。就此而言，分为液体冷却和气体冷却的等离子燃烧器。为了实现电极的较高使用寿命，将高温材料作为发射部件置入管座中，然后冷却管座。最有效的冷却类型是液体冷却。电弧在电极的发射部件与喷嘴和/或在待切割的工件之间燃起。在运行中，发射部件逐渐磨损且向电极钻出一个孔。总是会发生电弧也传递到电极夹持器上且将其毁坏。这特别是在发射部件深于Imm回燃的情况下发生。这样，整个电极被损毁且必须更换。在等离子切割中使用的电流源主要是具有强烈下降的特征曲线或恒定电流特征曲线的直流电源。因此，由工艺造成的切割电压的波动不会或仅轻微地影响到切割电流。这些波动比如通过与工件的不同燃烧器间距、通过气体供给中的波动以及通过等离子燃烧器的构件磨损造成。针对具有强烈下降的特征曲线的示例是具有后置的整流器的漏磁场变压器或漏磁铁心变压器。在此，下降的特性通过变压器的线圈的布置产生。在现代的直流电源中，恒定电流特征曲线通过借助于功率电子部件、比如可控硅和晶体管调节切割电流实现。原则上可以在此区分为电网输送的电流源和具有提高的频率的电流源。其调节作用时间通过供电网电压的频率及其过零点确定的电流源被称作电网输送的电流源。一种变型是具有后置的可控硅控制的整流器的变压器。向整流器中的可能的最小调节作用时间根据电路变型的不同在3脉冲桥接电路的情况下为6. 6ms且在12脉冲桥接电路的情况下为1.6ms。具有提高的频率的电流源具有实质上更小的调节作用时间，这是因为频率明显高于电网电压的频率。在此，作用时间根据电流源频率的不同位于IOOys至5μ s之间。一种变型由变压器、未调节的二极管整流器和后置的晶体管开关组成，也被称作斩波器，其调节电流。另一种变型通常被称作逆变器，由未调节的二极管整流器、换流器、晶体管和二极管整流器组成。用于斩波器和换流器的频率采用10至200kHz之间的频率。根据现有技术，需要(不考虑不希望的、但不可避免的噪音或不希望的高次谐波)用于较好的切割质量的尽可能平滑的直流电以及等离子燃烧器的易损件的较长的使用寿命。为此，大多将感应的构件(扼流圈)连接到切割电流的电路中，用以减小通过电网和电流源的开关进程造成的波动。以更高的频率工作的电流源与电网输送的电流源不同可以调节由电网电压的频率造成的直流波动，这是因为电流源的频率明显高于电网电压的频率。此类电流源常常具有受限制的功率、比如10至20kW。因此，将多个电流源并联。还可以将电网输送的和具有提高的频率的电流源并联。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提高电极的使用寿命。按照本专利技术，该目的根据本专利技术的一个方面通过一种用于借助于等离子切割设备等离子切割工件的方法实现，该等离子切割设备包括等离子电流源和等离子燃烧器，该等离子燃烧器具有电极和喷嘴，该喷嘴与等离子燃烧器的下端部上的电极具有微小的间距，用以在该喷嘴与该电极之间形成等离子腔，其特征在于，由等离子电流源产生的且流过等离子燃烧器的电流I至少在等离子切割过程的一个时间分段期间有目的性地或可控地被置于以能够自由选择的、位于30Hz至500Hz、优选35Hz至500Hz、特别优选55Hz至400Hz的范围内的频率f脉动(Pulsieren)。特性优选的是，该频率位于65Hz至300Hz的范围内。此外，该目的根据本专利技术的第二个方面通过一种用于借助于等离子切割设备等离子切割工件的方法实现，该等离子切割设备包括等离子电流源和等离子燃烧器，该等离子燃烧器具有电极和喷嘴，该喷嘴与等离子燃烧器的下端部上的电极具有微小的间距，用以在该喷嘴与该电极之间形成等离子腔，其特征在于，由等离子电流源产生的且流过等离子燃烧器的电流I至少在等离子切割过程的一个时间分段期间有目的性地或可控地被置于以能够自由选择的、位于0. IHz至30Hz、优选0. IHz至^Hz、特别优选0. IHz至20Hz的范围内的频率f脉动。脉冲可以具有任意的信号形状、比如矩形、锯齿形等等。此外，脉冲既在时间上也在算术平均值或初始值(基础值)方面是非对称的且完全在一侧的，比如从算术平均值或初始值出发向下。在根据第一个方面的方法中可以设置，脉动的切割电流Is以至少一个能够自由选择的、位于5%至70%、优选10%至50%的范围内的峰值Imin和/或Imax围绕其算术平均值 Im波动。根据按照第一个方面的方法的一个特殊的实施方式，切割电流Is的峰值Imax和/ 或Imin与算术平均值Im的最小偏差为5A、优选10A、最优选20A。此外可以设置，切割电流Is的峰值Imax和/或Imin与算术平均值Im的最大偏差为 200A、优选 IOOA0有利的是，切割电流Is的最大电流变化速度dl/dt的值为400A/ms和/或切割电流Is的最小电流变化速度dl/dt的值为2A/ms。根据本专利技术的另一个特殊的实施方式，切割电流Is的占空比(Tastverhaltnis)D = tImax/T位于0. 1至0. 9、优选0. 3至0. 7之间。在按照本专利技术的第二个方面的方法中又可以设置，脉动的切割电流Is的每一切割电流脉冲都具有一个低电平持续时间timin和一个高电平持续时间tlmax，其中，tlmin+tlmax = T其中的周期持续时间T = Ι/f且tlmin或tlmax小于周期持续时间T的25%，优选 tlmin或tlmax小于周期持续时间T的15%。可替换地还可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：延斯·弗里德尔，格哈德·伊尔冈，沃尔克·科林克，延斯·奥曼，
申请(专利权)人：谢尔贝格芬斯特瓦德电子及机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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