气焊气割实作模块五.pptx

Page Page 1 1 气焊气割实作气焊气割实作制作人：杨新华制作人：杨新华 孙登科孙登科所属专业类名称：材料加工工程所属专业类名称：材料加工工程推推 荐荐 学学 院：院：材料工程学院材料工程学院20132013多媒体课件大赛多媒体课件大赛 Page Page 2 2 气焊气割技术气焊气割技术（模块五）（模块五）先进焊接与切割技术先进焊接与切割技术 Page Page 3 3 课课 程程 目目 标标1 1能够正确描述热喷涂、等离子、数控及精密切割能够正确描述热喷涂、等离子、数控及精密切割的原理、特点及的原理、特点及应用应用；2 2能够正确描述热喷涂、等离子、数控及精密切割能够正确描述热喷涂、等离子、数控及精密切割设备组成设备组成；3 3能够正确描述热喷涂、等离子、数控及精密切割能够正确描述热喷涂、等离子、数控及精密切割工艺参数工艺参数；知识目标知识目标能力目标能力目标1 1能够识别热喷涂、等离子、数控及精密切割能够识别热喷涂、等离子、数控及精密切割设备；设备；2 2能简单调节等离子切割能简单调节等离子切割工艺参数；工艺参数；3 3能对先进焊接与切割工件做出能对先进焊接与切割工件做出质量评价；质量评价；Page Page 4 4 火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊1 等离子切割等离子切割2 火焰精密气割火焰精密气割4目目 录录 数控火焰切割数控火焰切割3 Page Page 5 5 1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊火焰喷涂火焰喷涂 火焰喷涂是火焰喷涂是热喷涂热喷涂技术中重要的一种喷涂方法。技术中重要的一种喷涂方法。热喷涂热喷涂 用专用设备把某种固体材料用专用设备把某种固体材料熔熔化化并使其并使其雾化雾化，加速，加速喷射喷射到机件表到机件表面，形成一特制薄层，以提高机件面，形成一特制薄层，以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的一种耐蚀、耐磨、耐高温等性能的一种工艺方法工艺方法。Page Page 6 6 火焰喷涂应用广泛火焰喷涂应用广泛 Page Page 7 7 p 用用氧氧燃燃料料气气体体作作为为加加热热源源，用用燃燃气气或或惰惰性性压压缩缩气气体体雾雾化并加速喷涂材料，在基材表面沉积形成涂层。化并加速喷涂材料，在基材表面沉积形成涂层。p 火火焰焰喷喷涂涂包包括括线线材材火火焰焰喷喷涂涂、粉粉末末火火焰焰喷喷涂涂和和棒棒材材火火焰焰喷喷涂涂。目前使用最多的是氧。目前使用最多的是氧-乙炔线材火焰喷涂和粉末火焰喷涂乙炔线材火焰喷涂和粉末火焰喷涂。火焰喷涂过程火焰喷涂过程1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)Page Page 8 8 喷涂材料喷涂材料热源热源喷涂粒子束喷涂粒子束喷涂层喷涂层基体基体加热熔化雾化飞行喷涂喷涂喷涂层的形成机理喷涂层的形成机理1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)Page Page 9 9 涂层材料涂层材料热喷涂材料最好有较宽的液相区；热喷涂材料最好有较宽的液相区；易分解材料；碳化钨；塑料易分解材料；碳化钨；塑料对喷涂材料的形状与尺寸也有要求；对喷涂材料的形状与尺寸也有要求；线材：线材：mm,粉末：粉末：1100m (1)(1)纯金属及其合金纯金属及其合金 (2)(2)陶瓷材料陶瓷材料 (3)(3)复合材料复合材料 (4)有机塑料有机塑料1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)火焰分类火焰分类中性焰：即乙炔在氧中充分燃烧。适宜于喷涂金属材料；中性焰：即乙炔在氧中充分燃烧。适宜于喷涂金属材料；中性焰中性焰1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)还原焰：即乙炔相对氧气的比例偏大。会提高涂层碳含量且喷还原焰：即乙炔相对氧气的比例偏大。会提高涂层碳含量且喷涂效率低涂效率低；还原焰还原焰1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)氧化焰：即氧气相对乙炔的比例偏大。适宜于喷涂陶瓷材料。氧化焰：即氧气相对乙炔的比例偏大。适宜于喷涂陶瓷材料。氧化焰氧化焰1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)线材火焰喷涂线材火焰喷涂u原理和设备原理和设备把把金属线金属线以一定的速度送进喷枪里，使以一定的速度送进喷枪里，使端部端部在高温火焰中在高温火焰中熔化熔化，随即用压缩空气把其随即用压缩空气把其雾化雾化并吹走，并吹走，沉积沉积在预处理过的工件表面上。在预处理过的工件表面上。1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)压缩空气供空气供给系系统氧氧-乙炔供乙炔供给系系统、送、送丝机构、机构、喷枪线材火焰喷涂设备图线材火焰喷涂设备图典型线材火焰喷涂设备典型线材火焰喷涂设备1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)Page Page 1515 p1)涂层结构为明显的涂层结构为明显的层状结构层状结构;p2)涂层中含有明显的涂层中含有明显的气孔气孔和和氧化物夹渣氧化物夹渣;p3)涂层涂层结合强度结合强度为为1030MPa;p4)涂层涂层气孔隙气孔隙为为10%15%。涂层特性涂层特性1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)用少量气体将用少量气体将喷涂粉末喷涂粉末输送到喷枪的喷嘴前端，通过输送到喷枪的喷嘴前端，通过燃气加热、燃气加热、熔化熔化并加速喷涂到基体表面。并加速喷涂到基体表面。粉末火焰喷涂粉末火焰喷涂1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)Page Page 1717 粉末火焰喷涂的典型装置图粉末火焰喷涂设备粉末火焰喷涂设备 粉末火焰喷涂设备主要是粉末火焰喷枪，粉末火焰喷涂设备主要是粉末火焰喷枪，其它辅助设备包括气瓶、气体流量调节装置其它辅助设备包括气瓶、气体流量调节装置等。当需要使用压缩空气时，还包括压缩空等。当需要使用压缩空气时，还包括压缩空气系统。粉末火焰喷枪外形如右图所示。气系统。粉末火焰喷枪外形如右图所示。1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)Page Page 1818 涂层特性涂层特性 1）涂层中含有一定量的涂层中含有一定量的氧化物氧化物及及气孔气孔，并有少量变形不充分的颗，并有少量变形不充分的颗粒；粒；2）涂层涂层结合强度结合强度10-30MPa；3）涂层涂层孔隙率孔隙率高。高。1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)火焰喷涂特点及工艺火焰喷涂特点及工艺u火焰喷涂特点：应用非常灵活，可喷涂金属、陶瓷、火焰喷涂特点：应用非常灵活，可喷涂金属、陶瓷、塑料等；喷涂设备轻便简单，可移动；设备价格低，塑料等；喷涂设备轻便简单，可移动；设备价格低，经济性好。经济性好。不足：不足：喷出颗粒速度较小，火焰温度较低，涂层强度喷出颗粒速度较小，火焰温度较低，涂层强度较低，气孔率高，容易氧化较低，气孔率高，容易氧化。1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)Page Page 2020 u 火焰喷涂工艺表面表面预处理预处理喷后处理喷后处理喷工喷工作层作层喷打喷打底层底层预热预热火焰喷涂工艺火焰喷涂工艺：预热目的：1）去除工件表面的水分；2）提高工件表面与熔粒的接触温度；3）降低涂层冷却速度，减小涂层内应力。预热温度一般控制在100200为宜。可直接用喷枪预热 需打底层时，可在喷涂工作层之前用钼或放热型的镍包铝、铝包镍粉末先喷涂一层厚度约0.100.15mm的打底层。严格控制喷涂材料的雾化参数、供给速度、喷涂距离（100150mm）、喷涂角度（6090）、喷枪与工件的移动速度（718mmin）和层间温度（250）等。Page Page 2121 火焰喷焊火焰喷焊热喷焊原理原理 采用采用热源将涂源将涂层材料在基体表面重新熔化或部分熔化，材料在基体表面重新熔化或部分熔化，并凝并凝结于基体表面，形成与基体具有冶金于基体表面，形成与基体具有冶金结合的表面合的表面层，把，把这种表面冶金种表面冶金强化方法称化方法称为热喷焊，也称，也称为熔熔结。1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)Page Page 2222 热喷焊的特点热喷焊的特点组织致密，冶金缺陷很少，与基体结合强度高；组织致密，冶金缺陷很少，与基体结合强度高；所用材料范围窄；所用材料范围窄；基材的变形比热喷涂大得多；基材的变形比热喷涂大得多；热喷焊层的成分与原始成分有一定差别热喷焊层的成分与原始成分有一定差别。1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)火焰喷焊：火焰喷焊：火焰喷涂形成后火焰喷涂形成后或先在基体表面喷粉，再对或先在基体表面喷粉，再对涂层用火焰直接加热，使涂涂层用火焰直接加热，使涂层在基体表面层在基体表面重新熔化重新熔化，基，基体的表面体的表面完全润湿完全润湿，界面有，界面有相互的相互的元素扩散元素扩散，产生牢固，产生牢固的的冶金结合冶金结合。1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)Page Page 2424 用氧用氧乙炔火焰作为喷焊的热源，把自熔合金粉末喷涂在基材表乙炔火焰作为喷焊的热源，把自熔合金粉末喷涂在基材表面，然后在基材不熔化的前提下面，然后在基材不熔化的前提下加热熔化加热熔化涂层，获得致密的、结合牢涂层，获得致密的、结合牢固的喷焊层。固的喷焊层。1 火焰喷焊设备火焰喷焊设备 喷焊枪喷焊枪例如：氧例如：氧乙炔粉末火焰喷焊乙炔粉末火焰喷焊1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)Page Page 2525（1 1）预处理：清洁、粗化被处理工件表面；预处理：清洁、粗化被处理工件表面；（2 2）预热：使工件产生适当的热膨胀，减少喷焊层应力。预热：使工件产生适当的热膨胀，减少喷焊层应力。（3 3）喷粉和重熔：）喷粉和重熔：1 1）一步法一步法：边喷粉边熔化。特点是粉末沉积率高，但涂层厚：边喷粉边熔化。特点是粉末沉积率高，但涂层厚度不均匀。度不均匀。2 2）二步法二步法：先喷涂，然后用重熔枪将涂层熔化形成喷焊层：先喷涂，然后用重熔枪将涂层熔化形成喷焊层（“镜面镜面”反光）。反光）。（4 4）后处理：喷焊较硬涂层时，应采取喷焊后缓冷的措施后处理：喷焊较硬涂层时，应采取喷焊后缓冷的措施。火焰喷焊工艺火焰喷焊工艺1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)Page Page 2626 火焰喷焊的应用火焰喷焊的应用1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)Page Page 2727 用用热源将涂源将涂层材料材料重熔重熔，涂，涂层内内颗粒之粒之间、涂、涂层与基体之与基体之间形成形成无孔隙无孔隙的的冶金冶金结合合。组织致密，冶金缺陷很少，与基体致密，冶金缺陷很少，与基体结合合强度高；度高；所用材料范所用材料范围窄；窄；基材的基材的变形比形比热喷涂大得多；涂大得多；热喷焊层的成分与原始成分有一定差的成分与原始成分有一定差别火焰喷焊的特点火焰喷焊的特点1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)Page Page 2828 1 1）工工件件表表面面温温度度：喷喷涂涂时时工工件件表表面面温温度度250900900。2 2）结结合合状状态态：喷喷涂涂层层以以机机械械结结合合为为主主；喷喷焊焊层层是是冶金结合冶金结合。3 3）粉粉末末材材料料：喷喷焊焊用用自自熔熔性性合合金金粉粉末末，喷喷涂涂粉粉末末不受限制。不受限制。4 4）涂涂层层结结构构：喷喷涂涂层层有有孔孔隙隙，喷喷焊焊层层均均匀匀致致密密无无孔隙孔隙。5 5）承承载载能能力力：喷喷焊焊层层可可承承受受冲冲击击载载荷荷和和较较高高的的接接触应力。触应力。喷焊工艺与喷涂工艺的区别喷焊工艺与喷涂工艺的区别1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)Page Page 2929 火焰喷焊的应用火焰喷焊的应用 热喷焊不仅可以用来修复表面磨损的零件，当使用合金粉热喷焊不仅可以用来修复表面磨损的零件，当使用合金粉喷焊时还能使修复件比新零件更耐磨，所以也将其用于新零件表喷焊时还能使修复件比新零件更耐磨，所以也将其用于新零件表面的强化和装饰等，使零件的使用性能更好，寿命更长。面的强化和装饰等，使零件的使用性能更好，寿命更长。1.1.火焰喷涂喷焊火焰喷涂喷焊(续续)Page Page 3030 u等离子切割过程与气割原理有等离子切割过程与气割原理有本质的区别，它是一个本质的区别，它是一个物理切物理切割的过程割的过程u利用等离子弧的高温将割缝处利用等离子弧的高温将割缝处金属熔化，并用高速焰流将其金属熔化，并用高速焰流将其吹走吹走u随着割嘴的移动从而形成狭窄随着割嘴的移动从而形成狭窄缝隙把材料分开缝隙把材料分开u等离子弧又称作压缩电弧等离子弧又称作压缩电弧u一种导电截面收缩的比较小，一种导电截面收缩的比较小，从而能量更加集中的电弧从而能量更加集中的电弧 2.2.等离子切割等离子切割 Page Page 3131 产生的原理与焊接用电弧基本相同产生的原理与焊接用电弧基本相同电弧是一种电弧是一种稳定的气体放电形式稳定的气体放电形式，是电，是电流通过气体的现象流通过气体的现象通常情况下，气体是良好的绝缘体通常情况下，气体是良好的绝缘体在外加能量作用下，气体中一些原子放在外加能量作用下，气体中一些原子放出电子而变成正离子出电子而变成正离子电离电离等离子弧的产生等离子弧的产生 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 3232 等离子体等离子体在在3000030000K K时，各种气体几乎都变成离子，处于时，各种气体几乎都变成离子，处于完全电离完全电离状态状态处于完全电离状态的气体便是所谓的处于完全电离状态的气体便是所谓的“等离子体等离子体”这种气体完全由带电粒子组成，具有很强的导电能力，这种气体完全由带电粒子组成，具有很强的导电能力，呈现出明显的电磁性能，但其呈现出明显的电磁性能，但其整体却保持着电中性整体却保持着电中性物质存在的第四态物质存在的第四态 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 3333 等离子弧发生装置的原理等离子弧发生装置的原理 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 3434 电弧通过喷嘴孔道在钨极和被电弧通过喷嘴孔道在钨极和被切割金属之间燃烧切割金属之间燃烧弧柱弧柱受冷气流及水冷喷嘴孔道受冷气流及水冷喷嘴孔道壁的壁的冷却作用冷却作用促使电弧的弧柱导电截面缩小，电流密度增加促使电弧的弧柱导电截面缩小，电流密度增加整个弧柱的能量集中在中心区域整个弧柱的能量集中在中心区域热收收缩效效应 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 3535 冷却气体的这种作用被称为冷却气体的这种作用被称为“热收缩效应热收缩效应”在已缩小的截面上通过同样的在已缩小的截面上通过同样的电流，须提高供给电压电流，须提高供给电压这时，弧柱的电场强度会提高这时，弧柱的电场强度会提高其值在很大程度上反映了电弧所受到的压缩程度其值在很大程度上反映了电弧所受到的压缩程度 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 3636 磁收缩效应磁收缩效应u等离子弧电流达到相当数值时，等离子弧电流达到相当数值时，弧柱电流产生的磁场弧柱电流产生的磁场对弧柱对弧柱截面积截面积进一步压缩进一步压缩u这种作用称为这种作用称为“磁收缩效应磁收缩效应”u自由燃烧电弧也存在磁收缩效应自由燃烧电弧也存在磁收缩效应u等离子弧有较高的电流密度等离子弧有较高的电流密度 u而且以热收缩做前提而且以热收缩做前提 u所以所以磁收缩效应更强磁收缩效应更强 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 3737 机械收缩效应机械收缩效应喷嘴孔道喷嘴孔道的孔径对弧柱产生的孔径对弧柱产生强制压缩作用强制压缩作用电弧周围的压缩气流或水流电弧周围的压缩气流或水流也对弧柱产生也对弧柱产生强制压缩作用强制压缩作用这种对电弧的压缩被称为这种对电弧的压缩被称为“机械收缩效应机械收缩效应”2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 3838 等离子切割的实现等离子切割的实现p三种收缩效应的压力与等离子弧内部三种收缩效应的压力与等离子弧内部的热扩散作用达到平衡的热扩散作用达到平衡p形成高速高温等离子流，从喷嘴孔喷形成高速高温等离子流，从喷嘴孔喷出出p等离子流遇到低温金属便等离子流遇到低温金属便复合成原子复合成原子或分子并放出能量或分子并放出能量，使割缝处金属温使割缝处金属温度迅速升高而熔化度迅速升高而熔化p等离子流较强的机械冲力，将被熔化等离子流较强的机械冲力，将被熔化的金属冲走而实现切割的金属冲走而实现切割 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 3939 水射流等离子发生装置水射流等离子发生装置 图示为一种图示为一种水射流水射流等离子发生等离子发生装置的切割示意图装置的切割示意图与一般等离子弧切割的区别主与一般等离子弧切割的区别主要在于要在于喷嘴结构上的不同喷嘴结构上的不同 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 4040 水射流等离子发生装置结构水射流等离子发生装置结构 u在喷嘴的弧柱出口处，增加一圈在喷嘴的弧柱出口处，增加一圈水射流孔水射流孔u水射流从四周射向电弧，水射流从四周射向电弧，加大热加大热收缩效应收缩效应u弧柱经水冷却被进一步收缩弧柱经水冷却被进一步收缩电弧的能量密度更为集中，从而进一步提高切割速度电弧的能量密度更为集中，从而进一步提高切割速度 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 4141 等离子弧的类型等离子弧的类型等离子弧的发生装置是在等离子弧的发生装置是在钨极氩弧焊钨极氩弧焊的实践基础上形成的的实践基础上形成的由电源的连接方式，等离子弧可分为由电源的连接方式，等离子弧可分为转移型、非转移型和转移型、非转移型和联合型联合型三种三种 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 4242 转移型等离子弧的发生转移型等离子弧的发生l电极接负极电极接负极，工件接正极，工件接正极l电弧首先在电弧首先在电极与喷嘴电极与喷嘴间形成间形成l然后在电极与工件加一较高电压然后在电极与工件加一较高电压l等离子弧转移到电极与工件间等离子弧转移到电极与工件间 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 4343 转移型等离子弧的应用转移型等离子弧的应用转移型等离子弧的阴极斑点和阳极斑点分别落在转移型等离子弧的阴极斑点和阳极斑点分别落在电极和工件电极和工件上上产生的热量多而且集中产生的热量多而且集中可以用于切割，可以用于切割，也可用来进行焊接也可用来进行焊接这种类型的等离子弧发生在电极这种类型的等离子弧发生在电极和工件间，所以和工件间，所以要求工件必须是导体要求工件必须是导体 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 4444 非转移型等离子弧非转移型等离子弧只是喷嘴接正极只是喷嘴接正极等离子弧产生于等离子弧产生于电极与喷嘴之间电极与喷嘴之间高温焰流经喷嘴喷出高温焰流经喷嘴喷出阳极斑点在喷嘴上阳极斑点在喷嘴上，热量损失较多，热量损失较多导致等离子弧的温度降低导致等离子弧的温度降低适用于适用于薄板的切割和焊接薄板的切割和焊接可以可以切割金属材料和非金属材料切割金属材料和非金属材料 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 4545 联合型联合型等离子弧等离子弧u转移型等离子弧和非转移型转移型等离子弧和非转移型等离子弧同时存在等离子弧同时存在u这种类型的等离子弧主要用这种类型的等离子弧主要用于于u 微弧焊微弧焊u 粉末材料的喷焊粉末材料的喷焊 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 4646 等离子弧的物理特性等离子弧的物理特性(1)(1)等离子弧的热特性等离子弧的热特性热特性是一个热源的重要特性热特性是一个热源的重要特性等离子弧的温度、热功率及热效率等离子弧的温度、热功率及热效率等离子弧的温度等离子弧的温度等离子弧温度主要是指弧柱的温度等离子弧温度主要是指弧柱的温度弧柱温度一般与弧柱温度一般与电弧功率，气体、电弧功率，气体、电极材料电极材料及其它工作条件有关及其它工作条件有关 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 4747 等离子弧的温度等离子弧的温度等离子弧的弧柱温度可达等离子弧的弧柱温度可达1500015000K K50000K50000K，而且从焰心到边缘的而且从焰心到边缘的温度梯度极大温度梯度极大转移型等离子弧较另两种类型等离子转移型等离子弧较另两种类型等离子弧具有更高的温度弧具有更高的温度工作气体用氮气，工作气体用氮气，I=300AI=300A、U=250VU=250V、喷嘴孔径喷嘴孔径d=2.8mmd=2.8mm和气体流量和气体流量Q=50Q=50l/min/min条件下条件下 喷嘴附近最大温度喷嘴附近最大温度Tmax=30000Tmax=30000当当I=1500AI=1500A，d=2.5mmd=2.5mm时，时，Tmax=52000Tmax=52000，能量集中程度达到能量集中程度达到1.1101.1109 9W/cmW/cm2 2 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 4848 等离子弧的工作气体等离子弧的工作气体气体在弧柱加热、分解、电离的过程中吸收热量，并达到很气体在弧柱加热、分解、电离的过程中吸收热量，并达到很高的温度高的温度气体热分解、电离以及温度升高时，吸收的热量越多，传递气体热分解、电离以及温度升高时，吸收的热量越多，传递热量的能力越大热量的能力越大从加热分解的角度，只有从加热分解的角度，只有分子态气体才可能分解分子态气体才可能分解等离子弧的工作气体有：等离子弧的工作气体有：H H2 2、N N2 2、空气、水蒸气和空气、水蒸气和氩气气等等等离子弧燃等离子弧燃烧时所用气体的所用气体的热焓随温度的升高而增大随温度的升高而增大 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 4949 等离子弧的热效率等离子弧的热效率 电能在等离子枪中转变成热能，并没有全部用于加热工件电能在等离子枪中转变成热能，并没有全部用于加热工件冷却水带走、辐射等冷却水带走、辐射等转移型弧热损失少些，转移型弧热损失少些，工件可以得到工件可以得到60%60%的热能的热能工件实际得到的热能为工件实际得到的热能为等离子弧有效热功率等离子弧有效热功率 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 5050 等离子弧焰流速度等离子弧焰流速度 u等离子弧焰流速度极快，可达到音速甚至超音等离子弧焰流速度极快，可达到音速甚至超音速速(300(30010001000m/s)m/s)u具有极强的吹力具有极强的吹力u工件气体在喷嘴孔道被加热，体积急剧膨胀，工件气体在喷嘴孔道被加热，体积急剧膨胀，喷出速度快喷出速度快(热力加速热力加速)u切割工艺中，焰流速度快、冲力大的等离子弧切割工艺中，焰流速度快、冲力大的等离子弧被称为刚性弧被称为刚性弧u小孔径喷嘴和大流量工作气体容易获得刚性弧小孔径喷嘴和大流量工作气体容易获得刚性弧 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 5151 等离子弧切割工艺等离子弧切割工艺等离子弧工艺参数有等离子弧工艺参数有 空载电压空载电压U0 0 切割电流切割电流I 工作电压工作电压U 气体流量气体流量Q 切割速度切割速度v 喷嘴到工件的距离喷嘴到工件的距离h 钨极到喷嘴端面的距离钨极到喷嘴端面的距离l 喷嘴孔径尺寸喷嘴孔径尺寸d 切割面斜角切割面斜角 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 5252 空载电压空载电压U U0 0为使等离子弧易于引燃和稳定燃烧，要电源的为使等离子弧易于引燃和稳定燃烧，要电源的U0 0150150V在切割较厚材料时在切割较厚材料时(200(200mmmm以上以上)，U0 0200200V切割厚材料时，切割厚材料时，U0 0=300=300 400400V由于空载电压由于空载电压U0 0高，需注意安全高，需注意安全 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 5353 切割电流和工作电压切割电流和工作电压 切割电流和工作电压切割电流和工作电压决定了等离子弧的功率决定了等离子弧的功率加大切割电流和工作电压可以增加等离子弧的热功率加大切割电流和工作电压可以增加等离子弧的热功率提高被切割工件厚度和切割速度提高被切割工件厚度和切割速度切割速度随切割电流的增加而显著增加切割速度随切割电流的增加而显著增加随被切割金属厚度的增加，切割电流随被切割金属厚度的增加，切割电流I I对切割速度对切割速度v v的影响效果变小的影响效果变小 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 5454 气体流量气体流量Q Q在其它条件相同时，在其它条件相同时，Q Q的增加使弧柱热收缩的增加使弧柱热收缩效应增强，能量更集中效应增强，能量更集中随随Q Q的增加，的增加，U U增高增高电弧功率提高，弧柱电弧功率提高，弧柱T T升高，升高，v v增加增加同时电弧喷射速度加快，冲力提高，也有利同时电弧喷射速度加快，冲力提高，也有利于提高于提高v v和切割质量和切割质量Q Q过大时，部分能量由冷空气带走，使熔化过大时，部分能量由冷空气带走，使熔化金属的热量减少金属的热量减少影响电弧燃烧稳定性和正常的切割影响电弧燃烧稳定性和正常的切割 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 5555 切割速度切割速度v v 合适的切割速度合适的切割速度v v可以提高切口表面质量可以提高切口表面质量在功率不变的情况下，切割速度在功率不变的情况下，切割速度v v加快加快工件受热面积工件受热面积，热影，热影响区响区V V过大过大被切割件出现不熔化被切割件出现不熔化V V太慢太慢生产率生产率，切口表面不光洁，底部毛刺增加，而且工件，切口表面不光洁，底部毛刺增加，而且工件变形较大变形较大在保证切割质量的前提下，应尽量提高切割速度在保证切割质量的前提下，应尽量提高切割速度v v速度偏高形成的挂渣速度偏高形成的挂渣 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 5656 喷嘴到工件表面距离喷嘴到工件表面距离h h为充分利用等离子弧热量，为充分利用等离子弧热量，便于操作便于操作喷嘴到工件表面的距离喷嘴到工件表面的距离h h控控制在制在1010mmmm以内以内通常为通常为4 47 7mmmm 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 5757 喷嘴参数喷嘴参数l l、d dl钨极端部到喷嘴端部的距离钨极端部到喷嘴端部的距离关系到电弧能否受到良好的压缩关系到电弧能否受到良好的压缩l过大，破坏电弧稳定性过大，破坏电弧稳定性l太小，容易造成钨极与喷嘴短路太小，容易造成钨极与喷嘴短路而烧坏喷嘴而烧坏喷嘴 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 5858 喷嘴直径喷嘴直径d d喷嘴直径影响弧柱直径和温度喷嘴直径影响弧柱直径和温度dd压缩程度减弱，能量密度压缩程度减弱，能量密度 冲力冲力，vv 切割能力切割能力一般小一般小U U对应大对应大d d，大大U U对应小对应小d d 2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 5959“零零”斜角斜角倒斜角倒斜角正斜角正斜角 过高过高过低过低切割面斜角切割面斜角割炬高度对切割面斜角割炬高度对切割面斜角的影响效果的影响效果。2.2.等离子切割（续）等离子切割（续）Page Page 6060 3.数控火焰切割数控火焰切割 数控火焰切割机数控火焰切割机就是用数就是用数字程序驱动机床运动，随着机字程序驱动机床运动，随着机床运动时，通过切割火焰对物床运动时，通过切割火焰对物体进行切割。这种机电一体化体进行切割。这种机电一体化的切割机就称之为数控火焰切的切割机就称之为数控火焰切割机。割机。Page Page 6161 61龙门式数控切割机悬臂式数控切割机便携式数控切割机数控火焰切割机类型与结构数控火焰切割机类型与结构 3.数控火焰切割（续）数控火焰切割（续）Page Page 6262 有效切割宽度分为：有效切割宽度分为：1.0m 1.2m 1.5m1.0m 1.2m 1.5m三种，三种，有效长度有有效长度有1.5m 2.0m 3.0m1.5m 2.0m 3.0m三种，三组数据可三种，三组数据可任意组合。任意组合。便携式优点：价格便宜、质轻小巧、可直便携式优点：价格便宜、质轻小巧、可直接放于钢板上进行切割，提高生产率，节约成接放于钢板上进行切割，提高生产率，节约成本。本。便携式缺点：切割宽度、长度有限制，铝便携式缺点：切割宽度、长度有限制，铝合金横梁不能长时间在高温下连续切割，最厚合金横梁不能长时间在高温下连续切割，最厚切割切割60mm60mm低碳钢，无改造价值。低碳钢，无改造价值。主要应用场合：主要应用场合：第一类是厂房空间有限制。第一类是厂房空间有限制。第二类资金紧张。第三类试探性购买第二类资金紧张。第三类试探性购买。便携式数控火焰切割机便携式数控火焰切割机 3.数控火焰切割（续）数控火焰切割（续）Page Page 6363 悬臂悬臂式式数控数控火焰火焰切割机切割机简介简介 悬臂式优点：价格适中、占用场悬臂式优点：价格适中、占用场地少、切割范围广、最厚可切割至地少、切割范围广、最厚可切割至100mm100mm。悬臂式缺点：悬臂式结构，单悬臂式缺点：悬臂式结构，单边驱动，只能固定在某一位置，不边驱动，只能固定在某一位置，不可挪动，随着使用年限的增加，误可挪动，随着使用年限的增加，误差会随着增加，无改造价值。差会随着增加，无改造价值。3.数控火焰切割（续）数控火焰切割（续）Page Page 6464 龙门式龙门式数控数控火焰火焰切割机切割机简介简介龙门式优点龙门式优点：双边驱动，龙门结构稳：双边驱动，龙门结构稳定，横梁采用箱式焊接技术，不变形，定，横梁采用箱式焊接技术，不变形，切割尺度大，使用年限长，具有改造切割尺度大，使用年限长，具有改造价值。价值。龙门式缺点龙门式缺点：占用厂房面积较大，固：占用厂房面积较大，固定式切割，不可拆不可挪动，购买价定式切割，不可拆不可挪动，购买价格较贵。格较贵。3.数控火焰切割（续）数控火焰切割（续）Page Page 6565 板材数控切割机板材数控切割机管材数控切割机管材数控切割机其它数控切割机其它数控切割机 3.数控火焰切割（续）数控火焰切割（续）Page Page 6666 数控激光切割机数控激光切割机，具有切割速度快，精度高等特点，激光切割机价，具有切割速度快，精度高等特点，激光切割机价格昂贵，切割费用高，目前只适合于薄板切割、精度要求高的场合格昂贵，切割费用高，目前只适合于薄板切割、精度要求高的场合数控水刀切割机数控水刀切割机，适用于任何材料的切割（金属、非金属、复合材，适用于任何材料的切割（金属、非金属、复合材料），切割精度高，不产生热变形，具环保的切割方式。它的缺点料），切割精度高，不产生热变形，具环保的切割方式。它的缺点在于切割速度慢、效率低、切割费用高。在于切割速度慢、效率低、切割费用高。其它数控切割机其它数控切割机 3.数控火焰切割（续）数控火焰切割（续）Page Page 6767 p切割具有大厚度碳钢切割能力，切割费用较低；切割具有大厚度碳钢切割能力，切割费用较低；p但存在切割变形大，切割精度不高，而且切割速度较但存在切割变形大，切割精度不高，而且切割速度较低，切割预热时间、穿孔时间长，较难适应全自动化低，切割预热时间、穿孔时间长，较难适应全自动化操作的需要。操作的需要。p它的应用场合主要限于碳钢、大厚度板材切割，在中、它的应用场合主要限于碳钢、大厚度板材切割，在中、薄碳钢板材切割上逐渐会被等离子切割代替。薄碳钢板材切割上逐渐会被等离子切割代替。数控火焰切割机特点数控火焰切割机特点 3.数控火焰切割（续）数控火焰切割（续）Page Page 6868 68数控火焰切割机结构数控火焰切割机结构1.1.料架料架 2.2.气路系统气路系统 3.3.控制系统控制系统 4.4.主端梁主端梁 5.5.主小车主小车6.6.副小车副小车 7.7.割炬割炬 8 8横梁横梁 9 9副端梁副端梁 1010导轨与基础导轨与基础 3.数控火焰切割（续）数控火焰切割（续）Page Page 6969 691、料架、料架：料架采用钢结构焊接而成，允许多件拼接，上面铺设铸：料架采用钢结构焊接而成，允许多件拼接，上面铺设铸钢台角。钢台角。3.数控火焰切割（续）数控火焰切割（续）Page Page 7070 702.2.主端梁主端梁 主端梁有主端梁有4 4个侧面导向轮、两个行走轮，侧面导向轮为偏心可个侧面导向轮、两个行走轮，侧面导向轮为偏心可调整的导向轮，侧面导向轮夹紧于主导轨的两侧面，在机械行走调整的导向轮，侧面导向轮夹紧于主导轨的两侧面，在机械行走时，起导向作用，通过调节偏心轮轴可调整时，起导向作用，通过调节偏心轮轴可调整“夹紧轮夹紧轮”与导轨的与导轨的间隙及横梁和纵向导轨的垂直度。主端梁装有行程限位开关，限间隙及横梁和纵向导轨的垂直度。主端梁装有行程限位开关，限制纵向行程。纵向减速器安装在端梁的中下部，通过它的输出齿制纵向行程。纵向减速器安装在端梁的中下部，通过它的输出齿轮与装在导轨上的齿条相啮合实现整机纵向运动。轮与装在导轨上的齿条相啮合实现整机纵向运动。cdc 3.数控火焰切割（续）数控火焰切割（续）Page Page 7171 4.4.火焰精密气割火焰精密气割气割精度气割精度系指被切割件尺少符合图纸尺寸要系指被切割件尺少符合图纸尺寸要求求切口精度是根据切口线或切口子面相对于规切口精度是根据切口线或切口子面相对于规定值的定值的偏差偏差 所确定所确定一种高精度门式气割法一种高精度门式气割法 Page Page 7272 高精度门式气割机高精度门式气割机p高精度门式气割机是一种适用于气割高精度门式气割机是一种适用于气割大型钢板大型钢板直缝的气割直缝的气割机机p割出适合于焊接割出适合于焊接工艺要求工艺要求的形和形、形坡口的形和形、形坡口p同时对钢板两侧的直边进行气割，就可以得到同时对钢板两侧的直边进行气割，就可以得到精度很高精度很高的的两条平行边，保证钢板气割后两条平行边，保证钢板气割后宽度尺寸宽度尺寸的精度。的精度。4.4.火焰精密气割（续）火焰精密气割（续）Page Page 7373 结构特点结构特点 两根精度很高的固定导轨上设置一座活两根精度很高的固定导轨上设置一座活动的刚度坚固的动的刚度坚固的门式车架门式车架 为了保证气割缝左右为了保证气割缝左右侧向精度侧向精度，安装了，安装了导向轴承，并对导轨、车轮、水平导向轮导向轴承，并对导轨、车轮、水平导向轮等的制作安装要求很严。等的制作安装要求很严。门式车架装有横移导轨，导轨上设置横门式车架装有横移导轨，导轨上设置横向移动小车，小车上装有向移动小车，小车上装有割嘴架割嘴架。而且形成三个而且形成三个割嘴的组合体割嘴的组合体，用半圆形，用半圆形或十字形或十字形调整架调整架进行每个割嘴的调整和固进行每个割嘴的调整和固定定右图为三个割嘴组合体右图为三个割嘴组合体 4.4.火焰精密气割（续）火焰精密气割（续）Page Page 7474 l三个割嘴的三个割嘴的组合体组合体一次可一次可割成高精度的各种坡口形割成高精度的各种坡口形状。状。l气割时要求割嘴和钢板的气割时要求割嘴和钢板的间距不变间距不变，保持在一定精，保持在一定精度范围度范围 4.4.火焰精密气割（续）火焰精密气割（续）Page Page 7575 n高精度门式气割机的优点比较显著，它能同时割出一条或高精度门式气割机的优点比较显著，它能同时割出一条或数条数条精度精度很高的直线割缝很高的直线割缝n工件的热工件的热变形小变形小 n切割切割范围广范围广，能割钢板直边，而且还能割出各种坡口形状，能割钢板直边，而且还能割出各种坡口形状 4.4.火焰精密气割（续）火焰精密气割（续）Page Page 7676 问题思考问题思考u1.1.火焰火焰喷涂喷涂原理如何原理如何？u2.2.等离子切割工艺参数等离子切割工艺参数如何选择如何选择？u3.如何控制切割如何控制切割精密精密？u4.4.火焰精密气割火焰精密气割方法有哪些方法有哪些？Page Page 7777 欢迎批评指正欢迎批评指正