[實(shí)用新型]大功率類激光等離子弧切割系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320842262.3
• 申請(qǐng)日: 2013-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN203817608U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王振民;張新;方小鑫;馮允樑
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K10/00
• 分類號(hào): B23K10/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 梁瑩;李衛(wèi)東

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及焊接工藝及設(shè)備技術(shù)，更具體地說，涉及一種大功率類激光等離子弧切割系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，在海洋工程、核電、航空航天、汽車、風(fēng)電、火電、船舶、軌道交通、石油化工等裝備制造業(yè)，其設(shè)備日趨大型化、結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜化以及材料趨于多元化，迫切需要大量高效、高性能切割加工技術(shù)和設(shè)備。其中，氣割、等離子切割和激光切割是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛的熱切割方法。激光切割主要適用于薄板的切割，其具有精度高、割口窄和能夠節(jié)約大量切割材料的優(yōu)點(diǎn)，但是采用激光切割的設(shè)備成本以及生產(chǎn)成本都較高。相比傳統(tǒng)的氣割方法，等離子弧切割具有熱變形小、切割速度更快、生產(chǎn)率高、適用范圍更廣和能切割幾乎所有材料的特點(diǎn)，在切割同樣厚度的碳鋼時(shí)，其切割速度是氧乙炔切割的5～7倍；而相對(duì)于激光切割，等離子弧切割設(shè)備和工作成本較低，并能達(dá)到很高的切割質(zhì)量，尤其是在中、厚板切割方面，其更具有成本和效率的優(yōu)勢(shì)。

但是，現(xiàn)有的大功率等離子弧切割的割口相對(duì)較寬，切割精度還不夠高，切割加工過程還需預(yù)留較大的留量，甚至達(dá)到火焰氣割的1.5-2倍，材料利用率不高，損耗較多。目前，我國(guó)等離子弧切割的材料利用率在68%左右，而國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已超過80%，按照我國(guó)一年切割鋼材7000萬(wàn)噸計(jì)算，如果能夠?qū)⒉牧侠寐侍岣叩?0%，每年可節(jié)省鋼材840萬(wàn)噸，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

目前，國(guó)外正在大力開發(fā)精細(xì)等離子弧切割方法，國(guó)內(nèi)也有不少?gòu)S家開展了相關(guān)的研發(fā)工作，部分產(chǎn)品的切割精度已接近激光切割的水準(zhǔn)，但是切割厚度還是有限的，并且切割延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，從而影響了生產(chǎn)效率。此外，隨著切割厚度的增加，必須要提高切割電流和切割電壓；同時(shí)，為了提高切割精度，減少割口留量，又需要進(jìn)一步壓縮等離子弧，使熱源更集中，使得電弧斑點(diǎn)處的能量密度非常高。上述兩個(gè)因素會(huì)導(dǎo)致電極產(chǎn)生嚴(yán)重?zé)龘p，影響到切割電極的壽命，甚至影響生產(chǎn)效率和成本。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，提供一種切割精度高、切割能力強(qiáng)、使電極端部的熱量分布更為均勻、能減少電極燒損和使用壽命長(zhǎng)的大功率類激光等離子弧切割系統(tǒng)；該等離子弧切割系統(tǒng)在中厚板切割時(shí)的切割精度接近于激光切割水平，材料利用率提高5%以上，從而提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種大功率類激光等離子弧切割系統(tǒng)，其特征在于：其輸入端連接三相交流輸入電源；包括等離子弧切割機(jī)、磁控裝置和協(xié)同控制器；所述磁控裝置的一端與三相交流輸入電源連接，另一端分別與協(xié)同控制器和等離子弧切割機(jī)連接；所述等離子弧切割機(jī)一端與三相交流輸入電源連接，另一端與協(xié)同控制器相互連接。

在上述方案中，本實(shí)用新型的等離子弧切割系統(tǒng)在等離子弧切割機(jī)上增加一個(gè)高性能的磁控裝置，通過協(xié)同控制器的協(xié)同控制，利用外加磁場(chǎng)提高等離子弧射流的磁致壓縮效應(yīng)，使電弧更集中，減少割口寬度，使得該等離子弧切割系統(tǒng)在中厚板切割時(shí)的切割精度接近于激光切割水平，材料利用率提高5%以上，從而提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。此外，本實(shí)用新型利用外加磁場(chǎng)控制電極上等離子弧斑點(diǎn)進(jìn)行勻質(zhì)化運(yùn)動(dòng)，使電極端部的熱量分布更為均勻，減少電極燒損，從而延長(zhǎng)電極的使用壽命。

所述等離子弧切割機(jī)包括等離子弧切割電源、壓縮氣體裝置、冷卻水裝置、等離子弧割槍和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述等離子弧割槍分別與等離子弧切割電源、壓縮氣體裝置、冷卻水裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接；所述冷卻水裝置與等離子弧切割電源連接；所述協(xié)同控制器分別與執(zhí)行機(jī)構(gòu)和等離子弧切割電源相互連接；所述等離子弧切割電源與三相交流輸入電源連接。

更具體地說，所述等離子弧切割機(jī)為模擬控制型等離子弧切割機(jī)，或者所述等離子弧切割機(jī)為數(shù)字化控制的等離子弧切割機(jī)。本實(shí)用新型的等離子弧切割機(jī)既可以是傳統(tǒng)的模擬控制型等離子弧切割機(jī)，也可以是數(shù)字化控制的等離子弧切割機(jī)。

所述協(xié)同控制器包括ARM微控制系統(tǒng)、可視化人機(jī)界面、繼電器模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊、通信接口模塊和信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊；所述ARM微控制系統(tǒng)分別與可視化人機(jī)界面、繼電器模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊、通信接口模塊和信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊連接；