[發明專利]等離子電弧薄板柔性成形裝置

在審

• 申請號: 201410259048.4
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104057192A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 嚴加彬
• 申請（專利權）人: 江蘇華程光電科技有限公司
• 主分類號: B23K10/02
• 分類號: B23K10/02;B23K9/00
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 王涵江

技術領域

本發明涉及鋼鐵冶金領域，尤其涉及一種等離子電弧薄板成形裝置。

背景技術

薄板柔性成形是近10年來新發展起來的一種先進的成形技術。它是一種非接觸型成形技術,通過在金屬板內部產生變形達到彎曲成形的目的。金屬薄板柔性成形的典型方法之一是激光成形技術,經過10年的研究,激光成形已經在一些方面得到了應用。它的基本原理是通過對材料選定位置的非均勻重復加熱和冷卻,使工件材料獲得變形和彎曲。但是,由于激光設備和使用費用昂貴,激光的平均能量轉換率低(約5％～10％),從而限制了激光成形技術在制造工業中廣泛應用。

根據柔性成形的基本原理,選用更經濟和簡便的熱源代替激光,將有利于柔性成形技術的推廣和應用。等離子電弧是一種能量集中的熱源。利用等離子電弧進行薄板柔性成形是可行的。但是，由于與激光束的差別,特別是能量密度比激光小。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種結構優化、優化成本耗費及能耗的等離子電弧薄板成形裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種等離子電弧薄板成形裝置，所述裝置包括控制軟件、等離子電弧焊接系統、定位系統和冷卻系統，控制軟件主要用于控制等離子電弧焊接、定位系統和冷卻系統之間的界面連接；定位系統包括等離子槍的定位和工件的定位兩部分；等離子電弧焊接系統主要由電源和焊槍組成；冷卻系統主要用于控制工件背面的溫度和加熱區的冷卻速度。

進一步地，等離子槍被固定在一個能夠三維運動和旋轉的裝置上，工作時保證等離子電弧始終與工件表面保持垂直狀態。

進一步地，工件被固定在一個360°的旋轉器上，整個定位系統具有5個自由度和空間運行軌道。

進一步地，對于厚度小于5mm的金屬板，一般用最大電源小于100A的電源，為了保證恒定的能量輸出，對于不同的工件位置，電流大小由計算機控制。

進一步地，等離子焊槍噴嘴的直徑為1～3mm。

進一步地，冷卻氣流使用CO 2或壓縮空氣。

進一步地，所述設備應用于高爐渣、煉鋼渣、有色金屬冶金渣的處理。

本發明的有益效果是，本發明的裝置能量輸入較小，能耗低，局部的熱膨脹及其相應的溫度梯度變大，具有更強的靈活性。

附圖說明

圖1是本發明實施方式中等離子電弧薄板成形過程示意圖；

圖2是本發明實施方式中等離子電弧薄板成形裝置的結構示意圖。

具體實施方式

現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。

參照圖1及如圖2所示，一種等離子電弧薄板成形裝置，所述裝置包括控制軟件、等離子電弧焊接系統、定位系統和冷卻系統，控制軟件主要用于控制等離子電弧10的焊接、定位系統和冷卻系統之間的界面連接；定位系統包括等離子槍的定位和工件的定位兩部分；等離子電弧焊接系統主要由電源和焊槍組成；冷卻系統11主要用于控制工件背面的溫度和加熱區12的冷卻速度。進一步地，等離子槍被固定在一個能夠三維運動和旋轉的裝置13上，工作時保證等離子電弧始終與工件表面保持垂直狀態。進一步地，工件被固定在一個360°的旋轉器上，整個定位系統具有5個自由度和空間運行軌道。進一步地，對于厚度小于5mm的金屬板，一般用最大電源小于100A的電源，為了保證恒定的能量輸出，對于不同的工件位置，電流大小由計算機控制。進一步地，等離子焊槍噴嘴的直徑為1～3mm， 冷卻氣流使用CO 2或壓縮空氣，所述設備應用于高爐渣、煉鋼渣、有色金屬冶金渣的處理。本發明的有益效果是，本發明的裝置能量輸入較小，能耗低，局部的熱膨脹及其相應的溫度梯度變大，具有更強的靈活性。

大量的實驗表明,在等離子電弧柔性成形過程中,材料的彎曲規律是一樣的:①隨著等離子電弧在金屬薄板上的來回掃描次數增加,其彎曲逐漸增大；②熱輸入越大(如減小運行速度、或減小電弧長度、或增加電弧電流等),彎曲效應越明顯。另外,對應一定的熱輸入,材料的熱導率越小,彎曲角越大。這是由于在低熱導率的不銹鋼中,薄板前(熱)后(冷)面之間的溫度梯度大,提高了局部的熱膨脹及其相應的塑性形變,從而增加了冷卻時的彎曲力。

以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。