双尖角磁场再压缩等离子弧切割制造技术

本发明专利技术的目的在于克服目前等离子切割存在的一些缺点，减小切口宽度和锥度，改善切口表面质量，提高切割厚度、生产率和工艺稳定性，并为采用普通等离子焊机进行切割提供可能。本发明专利技术的主要特征是在等离子弧割炬上安装一个造成双尖角磁场或平行逆向横磁场的专用磁头（有电磁磁头、永磁磁头两种结构），对等离子弧进行二次压缩（或称再压缩），使等离子弧压扁，能量场及压力场向长径集中，若是沿着等离子弧截面的长径方向进行切割，则可实现上述目的。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于切割范畴。一般等离子弧切割存在着以下问题1.作为一种熔化切割，其能量埸和压力埸仍然不够集中，无法与其它高能量密度热源(如激光)相比拟，因而切口宽度较大。对于50.8mm以下钢板，其切口宽度为氧-乙炔焰切割的2倍;2.由于沿板厚方向热情况不同，从而使切口上宽下窄，有一定锥度(5°～15°)，另外，若是切口的熔化金属未能及时被高速气流吹走，则会造成毛刺或熔瘤，而清除这种熔瘤往往是比较困难的;3.为保证等离子弧具有足够的穿透能力，必须增加离子气流量，而要维持等离子弧在强气流中燃烧，要求具有高空载电压的专用电源或串联电源;4.随着切割厚度的增加，必须提高等离子弧功率。但等离子弧功率的提高受到“双弧”临界电流的限制。因而在增加电流的同时，需要采用更大的喷咀孔径，这样一来，势必会削弱了等离子的压缩作用和穿透能力。本专利技术的目的在于克服上述缺点，有效地提高等离子切割的切口质量、工艺稳定性及生产率，降低离子气消耗，并扩大其应用范围。我们采用双尖角磁埸(亦可采用平行逆向横磁埸)，使离子弧进行二次压缩(以下简称再压缩)。使等离子弧压扁，截面呈椭园形，能量埸及压力埸向长径密集，最大电流密度及中心压强大幅度提高。采用经双尖角磁埸再压缩后的等离子弧，沿电弧截面的长径方向进行切割，在同等功率下，穿透能力显著提高，切口宽度及锥度大为减少，质量及生产显著提高。本专利技术采用国内外生产的任何一种等离子切割机及其配套电源(如国产KL-1-2型等离子切割机及配用电源AX1-500型两台串联)，亦可应用普通等离子焊机及其配用电源(如国产LH-300型等离子焊机及ZXG-300型配套电源)。仅需在割炬上安装一个能够产生双尖角磁场的磁头。磁头有四个磁极，按异名极相邻的规划排列，我们曾采用了两种不同的结构型式1.电磁磁头。磁极的铁芯为12×12×60毫米工业纯铁，每个芯柱用0.8毫米高强度漆包线缠绕480匝。磁力线由3mm厚极靴导至弧区(附图说明图1);激磁电流由晶体管调压电源，或由220V交流电经单相调压器调压及硅二极管全波整流后供给，弧区磁感应强度可通过激磁电流调节;2.永磁磁头。四块永久磁铁采用钐钴粉末合金模压烧结而成，每对磁铁后端与工业纯铁板条吸合构成磁通路，磁铁前端与极靴相连(图2)。永磁磁头的优点为结构简化，重量仅为电磁磁头的1/5，缺点是对弧区的磁感应强度调节不便。本专利技术的特征在于，切割等离子弧经双尖角磁埸再压缩后其物理特性发生下列有益的变化1.电弧截面压扁，导电面积缩小(当激磁电流为10安时，截面缩小为原来的54%，长短径之比为2.2∶1)，阳极斑点沿短径方向的游动减小;而沿长径方向则由缓慢的跳动变为较快的蠕动;2.等离子弧的静特性上升，弧柱埸强增加;当激磁电流为5安时，最大电流提高到2.4倍;3.对工件的加热集中在更为狭窄的区域内;由于沿长径方向(即切口方向)，阳极斑点在切口内上下快速蠕动，使切口厚度方向加热更为均匀;4.等离子焰流的速度与冲力大幅度提高，当激磁电流为5安时，中心压强为原来的1.5倍，因而穿透能力显著增强;5.“双弧”临界电流显著提高。由于以上特点，本专利技术的应用价值在于1.采用双尖角磁埸再压缩等离子弧，沿长径方向切割可极大地改善切口质量，切口宽度及锥度显著减小(图3)，与一般等离子弧切割相比，其切口更为光洁(图4)，不易生成熔瘤，即使有少量毛刺，清除也很方便。2.有相同规范下，可提高切割速度，或切割更大的厚度。3.由于可以通过增加激磁电流来提高等离子弧的穿透能力，因而为采用普通等离子焊机进行切割提供了可能，实现一机两用的目的。4.可作为抑制“双弧”的有效措施。我们在试验中采用的切割材料为16mm及20mm厚1Cr18Ni9Ti不锈钢板;离子气为99.9%工业纯氩;电极采用铈钨棒;推荐规范为 </tables>权利要求1.双尖角磁埸再压缩等离子弧切割属于切割范畴。它是采用外加的双尖角磁埸或平行逆向横磁埸对等离子弧进行二次压缩(或称再压缩)，使等离子弧截面压扁，导电截面缩小。若使电弧沿着截面长径方向进行切割，由于电弧的能量及压力集中于狭窄的区域内，并且最大电流密度及中心压强显著提高，因而等离子弧变得更为“锐利”，穿透能力大为增加。本专利技术的特征是仅在普通等离子割炬上安装一个专用磁头，因而便于推广。与一般等离子切割相比，其切口宽度与锥度显著减小，切口表面更为光洁，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；且可大幅度增加出现“双弧”的临界电流，从而提高了切割过程的稳定性；此外，这一方法不仅可以采用一般等离子切割设备及其配套电源，也可采用普通等离子焊机进行切割，实现一机两用。2.根据权利要求1，其中所述专用磁头有两种形式电磁磁头。有四个磁极，异名极相邻，铁芯为12×12×16毫米工业纯铁，每个芯柱用0.8毫米高强漆包线缠绕480匝，磁力线由厚为3毫米的极靴导面弧区;永磁磁头。用四块钐形钴粉末合金作磁极，每对磁极后端与工业纯铁板条吸合构成磁通路，前端与极靴相连。3.根据权利要求1，其中所述电磁磁头的激磁电源可采用晶体管调压电源，或由220V交流电经单相调压器调压及硅二极管全波整流后供给。4.根据权利要求1，其中所述离子气采用99.9%工业纯氩，电极采用铈钨棒。5.根据权利要求1，其中所述切割规范的特征为所需切割线能量比一般等离子弧要求低，气体流量可适当减小。喷嘴孔径，孔道长度、电极直径和内缩量不再成为敏感参数，喷嘴到工件的距离应适当减小。对于16～20毫米1Cr18Ni9Ti不锈钢板的切割规范推荐如下喷嘴孔径3毫米，孔道长度6～7毫米，电极直径3～4毫米，激磁电流6安，工作电压100伏，切割电流180～200安，离子气流量900～1100升/时，喷嘴距工件高度10毫米，切割速度50～60米/时。全文摘要本专利技术的目的在于克服目前等离子切割存在的一些缺点，减小切口宽度和锥度，改善切口表面质量，提高切割厚度、生产率和工艺稳定性，并为采用普通等离子焊机进行切割提供可能。本专利技术的主要特征是在等离子弧割炬上安装一个造成双尖角磁场或平行逆向横磁场的专用磁头(有电磁磁头、永磁磁头两种结构)，对等离子弧进行二次压缩(或称再压缩)，使等离子弧压扁，能量场及压力场向长径集中，若是沿着等离子弧截面的长径方向进行切割，则可实现上述目的。文档编号B23K10/00GK1052624SQ8910950公开日1991年7月3日 申请日期1989年12月22日 优先权日1989年12月22日专利技术者赵彭生, 祝树燕, 赵国华, 王耀文 申请人:太原工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
双尖角磁场再压缩等离子弧切割属于切割范畴。它是采用外加的双尖角磁场或平行逆向横磁场对等离子弧进行二次压缩（或称再压缩），使等离子弧截面压扁，导向截面缩小。若使电弧沿着截面长径方向进行切割，由于电弧的能量及压力集中于狭窄的区域内，并且最大电流密度及中心压强显著提高，因而等离子弧变得更为“锐利”，穿透能力大为增加。本专利技术的特征是仅在普通等离子割炬上安装一个专用磁头，因而便于推广。与一般等离子切割相比，其切口宽度与锥度显著减小，切口表面更为光洁，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；且可大幅度增加出现“双弧”的临界电流，从而提高了切割过程的稳定性；此外，这一方法不仅可以采用一般等离子切割设备及其配套电源，也可采用普通等离子焊机进行切割，实现一机两用。

【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：赵彭生，祝树燕，赵国华，王耀文，
申请(专利权)人：太原工业大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]