等離子體弧變厚度切割工藝參數(shù)控制研究.pdf

1、等離子體弧切割因具備切割速度快、切割面光滑、容易設(shè)定切割條件、適合自動(dòng)化、無(wú)人化作業(yè)等優(yōu)點(diǎn),正逐步在板材切割中占據(jù)主導(dǎo)地位.在實(shí)際生產(chǎn)中存在大量變厚度工件的切割,如果在此類(lèi)工件的等離子體弧切割仍然沿用切割等厚度板的方式設(shè)定工藝參數(shù),將造成切割質(zhì)量的不穩(wěn)定,增加了后續(xù)處理工作的難度.等離子體弧切割是通過(guò)高溫等離子體弧將工件弧柱部分的材料熔化并利用高速離子流將切渣吹除的物理過(guò)程,弧柱的功率和作用力將直接影響到切口質(zhì)量.當(dāng)工件的幾何尺寸發(fā)生改

2、變時(shí),弧柱的功率和作用力應(yīng)該隨之而改變.弧柱功率的大小和作用力又與等離子體弧的切割電壓、切割電流、壓縮空氣的壓力和流量、電極與噴嘴的同心度、電極與噴嘴的距離、噴嘴直徑的大小以及等離子體弧切割速度有關(guān).分析和掌握上述工藝參數(shù)對(duì)等離子體弧切割質(zhì)量的影響規(guī)律是合理調(diào)整等離子體弧切割工藝參數(shù)的前提和基礎(chǔ).該文將從兩方面來(lái)討論對(duì)等離子體弧切割工藝參數(shù)的切割質(zhì)量影響規(guī)律以及調(diào)整方法.一是根據(jù)工件厚度的變化來(lái)調(diào)整等離子體弧切割速度,即改變單位體積上工

3、件所吸收的功率.二是調(diào)整等離子體弧的切割電壓或者切割電流,即改變等離子體弧的輸入功率.重點(diǎn)研究對(duì)切割速度的調(diào)整以及實(shí)現(xiàn)方法.基于弧柱雙區(qū)域理論,該文通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型對(duì)等離子體弧柱特性進(jìn)行了研究,討論了在一定條件下噴嘴出口處壓力、弧半徑、切割電壓、弧柱功率、作用力與切割電流之間的關(guān)系,為合理的調(diào)整等離子體弧工藝參數(shù)從而調(diào)整等離子體弧柱的功率提供理論依據(jù).根據(jù)熱傳導(dǎo)的平衡方程,該文建立了等離子體弧切割熱傳導(dǎo)損失的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了等離子體弧切

4、割過(guò)程中溫度場(chǎng)分布的數(shù)學(xué)公式.將溫度場(chǎng)公式進(jìn)行變換,就可以根據(jù)工件材料的熔點(diǎn)求得將工件切透所需輸入的功率.根據(jù)切割材料的相變,結(jié)合熱傳導(dǎo)平衡方程可以用來(lái)估算等離子體弧的最佳切割速度.現(xiàn)代制造系統(tǒng)應(yīng)該能在指定的時(shí)間內(nèi)滿足消費(fèi)者對(duì)新產(chǎn)品的不同要求,同時(shí)也要適應(yīng)迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù).在該文中,我們研究了一種針對(duì)基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的開(kāi)放式等離子體弧切割控制系統(tǒng)的模塊化實(shí)現(xiàn)方法.針對(duì)等離子體弧切割的特殊性,討論了等離子體弧切割系統(tǒng)的抗干擾措施.該文的

5、最后部分對(duì)等離子體弧切割變厚度板材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究.根據(jù)前面討論的數(shù)控等離子體弧切割系統(tǒng)的技術(shù)方案組裝了一套開(kāi)環(huán)控制的簡(jiǎn)易切割裝置.選擇了幾種不同厚度試件進(jìn)行了大量的切割實(shí)驗(yàn),分析了切割速度對(duì)各種厚度板材的切口寬度、掛渣情況、切割面割紋深度等切割質(zhì)量的影響規(guī)律.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,通過(guò)改變切割速度提高變厚度工件的切割質(zhì)量是可行的.上述研究工作為發(fā)展變厚度板材等離子體弧切割技術(shù),擴(kuò)展等離子體弧切割技術(shù)的應(yīng)用范圍,為最終形成三維零件的等離子體弧加工技術(shù)提