小型等离子弧切割机气路研究- 学兔兔 www.bzfxw.com .pdf

N o 小型等离子弧切割机气路研究 北京时代科技股份有限公司 ( 1 0 0 0 8 5 ) 丁强鲍云杰李力李江坤焦江波 【 摘要】分析 了高压高频引弧和非高频引孤切 割机 气路 的组成 ，详细论述 了采用两种 气路切割机 的引孤原理及 气路动作过程 。由于采用非高频 定电 流短路 引弧不存在 高压高频 ，极大地降低 了引孤过 程 中对其他设备 的电磁干扰 ，非高频引弧 气路将会 更多地应 用于小型等 离子弧切割机。 1 概述 等离子弧切割是利用气体作为导 电介质，通过 专用 电路将割炬 中气体电离形成高温高速的等离子 弧及其焰流来熔化金属 ，最终移动割炬对各种金属 进行切割 。常用小型等离子弧切割机主要 由功率 电 路 、气路及割炬组成 ，合理设计气路是保证稳定 引 弧 、可靠进行等离子弧切割及其割炬冷却的重要条 件之 一。从 国内外市场看 ，切割 电流1 6 0 A以下的 切割机主要用于粗切割 ，气路以单一压缩空气作为 切割 、冷却气体 。引弧方式 主要有两种 ：高压高频 引弧和非高频定电流短路引弧 ，不同的引弧方式决 定了切割机需要不同的气路 。 2 高压高频引弧切割机气路 目前 国内生产 的切割 电流 1 2 0 A以下的切割 机 绝大部分采用高压高频 引弧电路，其原理是利用高 压高频使割炬内电极和喷嘴之间的空气电离，进而 产生引导弧 ( 小弧 )进行弧转移切割 ( 切割弧 )。 高压高频引弧方式的气路设计如 图1 所示 。 V ， 压缩空 气输入 图1 高频引弧机器内气路 3 0 荔 参 磊 工 图l 中V1 为过滤减 压阀 ，其作用是过滤压缩空 气 中的水分 、杂质 ，设 定输入压 缩空气 的压力 。 P S 1 为压力检测开关 ，如果输入压缩空气压力低于 设定值 ，则切割机气压就会报警 ，进而 自动锁定不 能切割 ，避免损伤割炬 。V 2 电磁阀 H C 0 1 单相调节 阀构成引导弧气路 ，小的 引导弧 电流能够在 引弧过 程中有效降低割炬电极和喷嘴的损耗程度，而小引 导弧 电流则需要在引弧过程中保持较低的气体压力 及其流量 ，通常推荐调节C O 1 单相截流 阀使割炬出 口压力保持在0 1 0 2 MP a ，保证 引弧成功率 。当 硬件电路检测到引导弧转移成功切割弧后 ，通过逻 辑控制 电路将V 2 电磁 阀关 闭 ，V3 电磁阀构成的切 割气路工 作进 行切割 同时冷却割炬 。气路 中V 2 、 V 3 为二位二通的电磁阀。 3 非高频引弧切割机气路 非 高频 引弧是近 期 国内电流1 2 0 A以下切割机 采 用的新技 术 ，其原理 是割炬 内电极 ( 或 类似装 置 )与喷嘴先 短路 ，然后通过 压缩空 气使两者 吹 离 ，在吹离的瞬间形成 电火花使空气电离，进而通 过控制电路产生引导弧进行弧转移切割 。通过非高 频定 电流短路 引弧技 术，基本消除 了引弧时高压高 频放 电产生的电磁干扰 ，可以很好地应用与数控切 割 。由于是割炬 内电极和喷嘴的短路引弧 ，设计时 必须有合适的气路才能保证连续引弧的成功率 ，非 高频 引弧方式的气路设计如图2 所示。 笺 一 焊材冶金特性对不锈钢焊缝金属 超低温韧性的影响 ( 下) 太原理工大学焊接材料研究所 ( 山西0 3 0 0 2 4 ) 孙咸 采 用A 0 0 2 焊条焊接时 ，焊缝也是A+F 双相组 织 ，铁素体含量5 6 ，与A1 0 7 焊条的差不多 ， 但焊缝超低 温冲击值却 L t , A1 0 7 焊条高许 多 ，达到 3 8 J ，显然是焊缝金属 中0 0 3 0 的超低碳含量起了 有利作用 。这是 由于在冷却过程 中，奥 氏体 向马氏 体 的转变温度r 。 取决于金属的化学成分 ，尤其是 碳和氮的含量，超低碳含量 降低 了马氏体转变温度 丁 ，有利于焊缝金属韧性 改善 。在一些情况下 ， 选用超低碳含量改善焊缝金属韧性 的效果 ，甚至 明 显超过铁素体含量的控制 。 比较A 0 0 2 H 林 肯3 1 6 L 焊条试验结 果 ，二者都 属超低碳含量 ，后者 的超低温冲击吸收能量更高 ， 达到 5 8 J ，因为 它的铁素 体含量 更少 ，只有0 1 。这就说明，在超低碳含量时，操作因素 ( 含 工艺参数 )对焊缝铁素体含量的影响不可忽视 。 ( 3 )焊接 熔渣性 质的影 响熔 渣碱 度高 ，氧 化性减弱 ，焊缝含氧低有利超低温冲击吸收能量改 善 。有研究人 员认为 ，具有低氢型熔渣的焊缝金属 的低氢化 ，可以 明显提高焊缝金属的超低温冲击吸 收能量。 ( 4 )焊接 参数的影响 有研究人 员介 绍了一 个埋弧焊的试验结果。板厚2 0 mm的奥 氏体不锈钢 平板对接接头 ，在给定的坡 口形式下采 用埋弧焊工 艺 ，选 用了两种高低不 同的工艺参数。第一种的焊 接热输入量为1 0 k J mm，使用2 7 道焊缝完成接头 ； 第二种是2 7 k J mm，仅用 1 0 道焊缝完成。冲击试验 结果显示 ，随着焊接热输入量的提高 ，焊缝金属在 一 1 9 6 下的韧性有 明显提高 ，却 贝冲击试样横 向 从 图2 中可 知 ，相 对 于高 频 引弧 的 气路 ，非 高频 引弧 气路少 了引导弧 气路 。切割机 通过逻辑 控制 电路来 保证割 炬 内电极和喷 嘴先定 电流短 路 1 0 ms ，然后开通V2 电磁 阀，割炬 内电极和喷 嘴被 吹开瞬间产生 电火花将空 气电离 ，利用电流霍尔元 件检测电流并通过控制电路产生持续 引导弧 。由于 短路电流 的存在降低了整机对气路 的要求 ，气路元 件的减 少也 降低 了机 器的成 本 。切 割是个 不停启 动 、停止的过程 ，每次切割结束，为 了降低电极 、 喷嘴的损耗切割机会延时停气5 3 0 s 以冷却割炬 。 非高频引弧的核心是电极和喷嘴的短路、吹离过 程 ，在延时停 气过程 中给 枪信号的 同时 V 2 会 先关 闭，但是在短时间内割炬中残存的气体压力足以支 持 电极和喷嘴分离 ，这时就需要将割炬 中残存气体 快速泄放掉 ，以保证 电极和喷嘴的重新接触 。推荐 V 2 采用二位 三通 电磁 阀 ，在 引弧切割时V2 的P A 气路导通 ，在停止切割 、割炬冷却过程 中 ( 滞后停 气 )引弧时先关 闭V 2 ( P A气路关闭)，此时V 2 的 R A气路 自动导通泄放割炬内残存气体 ，然后再开 启V 2 ( P A 气路开通)进行下一个引弧切割过程 。 这种气路 已成功地应用于我公司生产的L G K一6 0 、 L G K一1 2 0 切割机 ，获得了 9 9 的引弧成功率。 4 结语 实际应用中两种 引弧方式 的气路均能满足切割 机需求 ，鉴于 目前电焊机行业对电磁兼容要求的提 高，小型切割机采用非高频引弧气路具有一定的优 势。MW( 2 0 1 1 1 0 3 0 ) 参 磊 篓 兹 3 1