[發明專利]等離子切割方法及實施該方法的割炬

有效

• 申請號: 201880037766.3
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN110870389B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: F·開米培瑞特
• 申請（專利權）人: 愛克瑞威亞公司
• 主分類號: H05H1/34
• 分類號: H05H1/34;H05H1/36;B23K10/00
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 袁克來

所述方法包括以下步驟：提供等離子割炬，所述等離子割炬包括電極(3)、第一裝置(11、12、13)、第二噴嘴(5)和供氣裝置(14、15、16)，所述電極設置在第一噴嘴(4)內，所述第一噴嘴具有面向所述電極(3)的末端的第一出口部分(9)，所述第一裝置用于向所述第一噴嘴(4)供應氣體，所述第二噴嘴同心地圍繞所述第一噴嘴(4)布置并具有第二出口部分(10)，所述第二出口部分基本面向所述第一出口部分(9)，所述供氣裝置位于所述第一噴嘴(4)和所述第二噴嘴(5)之間，向所述電極供應電流，并向所述第一噴嘴(4)和所述第二噴嘴(5)供應氣體，以便與引入所述第一噴嘴(4)的氣體形成等離子體，控制所述第一噴嘴(4)的所述出口處的所述第二噴嘴(5)中的等離子流(1)周圍的環境壓力(P2)，以便至少高于大氣壓并低于所述第一出口部分(9)中的壓力(Pj)。

技術領域

本發明涉及等離子切割方法及用于實施該方法的割炬。

背景技術

等離子切割原理已知了解了約六十年了，并已作為多項專利申請的主題。該原理用于切割或多或少的厚型片材。使電流在電極和待切割片材之間循環以形成電弧等離子體。噴嘴將該等離子體聚集，通過焦耳效應將其加熱到很高的溫度。該噴嘴具有引導該等離子束的出口孔。該等離子束通過該噴嘴的孔口進一步得到高速噴射。由于受到高溫，該片材局部熔化，且供氣壓力產生從噴嘴流出的等離子束，其速度使得可將熔融金屬噴出該片材下方。按此方式，待切割件產生了細縫。

一種用于實施該切割原理的裝置稱為割炬，特別是等離子割炬。該割炬包括電極、噴嘴和用于該噴嘴的供氣系統。

為了獲得適于切割的等離子束，當然必須注意電弧和供氣的特性。如電極與切割板之間的距離、在電極和切割板之間循環的電流、氣壓等參數應保持在給定范圍內。

根據執行的切割的細度、筆直度和切割速度評估等離子割炬的性能。本領域技術人員旨在在待切割片材上獲得更細、更有能量的等離子束。噴嘴中的電場可很好地指示等離子束的能量強度。其與等離子體中循環的電流密度成比例。可輕易通過將電弧電壓除以電極端部與待切割片材之間的距離來預估平均電場。

為了增加等離子割炬的性能，文件GB1025678提出了使用直徑小于一毫米的氣體通路或噴嘴來獲得精細且超音速的等離子束，從而在工件的切割區域具有受熱限制的受干擾區域。在陰極和氣體通路入口之間的放電室中，以30至100個大氣壓(約3至10x 10⁶Pa)的壓力下形成少量等離子體。

然而，噴嘴中隨著超音速氣體速度的增加而導致的壓力的增加在噴嘴出口處的等離子束中產生電擊結構。為了解決這些問題，然后需要將從噴嘴處切割的待切割件移動，以避免電擊結構與熔融金屬之間的相互作用。因此，通過噴嘴的出口和片材之間的熱擴散，即通過等離子束不再被噴嘴集中的區域，片材上可用的功率密度得到大大降低。

目前，市場上大多數等離子切割設備的工作氣壓為10bar或更低(約106Pa)，最大電弧電壓為150V，電極與待切割件之間的距離大于10mm，對應于15kV/m的最大電場。

還已知提供了一種具有第二噴嘴的等離子割炬，該第二噴嘴放置在第一噴嘴的下游(或四周)，以便在等離子束的四周形成保護氣體層。然后通常向該第二噴嘴供應惰性氣體或空氣。文件EP2384097說明了此類噴嘴，該噴嘴在此優化成用于進行等離子體噴嘴的上游冷卻，該等離子體噴嘴設有開口，該開口形成等離子束流過的噴嘴。因此，該文件中說明的等離子割炬具有以下優點：等離子體氣流得到電離、噴嘴得到冷卻以及保護噴嘴、防止了在使用割炬期間特別是在穿刺階段可能發生熔融金屬突起。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種等離子割炬，以能夠既獲得了等離子體的能量增強，又保持了割炬(噴嘴)內直至待切割件的功率密度。

因此，本發明旨在當噴嘴中的供應壓力增加時獲得了精細的等離子束，同時避免加劇電擊結構。