數(shù)控切割行業(yè)現(xiàn)狀及技術(shù)應(yīng)用形式比較
本文大致對數(shù)控切割技術(shù)的現(xiàn)狀、應(yīng)用形式及技術(shù)經(jīng)濟性進行如下分析:
近年來,國內(nèi)外數(shù)控切割機的切割技術(shù)取得了突破性進展,從單一的氧乙炔火焰氣割發(fā)展成為新型工業(yè)燃氣火焰切割、等離子弧切割、激光切割、水射流切割等多能源、多種工藝方法在內(nèi)的現(xiàn)代化切割技術(shù),與此同時又將現(xiàn)代化控制技術(shù)與切割技術(shù)相結(jié)合,研究開發(fā)出新一代的全自動切割設(shè)備。
第一 數(shù)控切割行業(yè)現(xiàn)狀
1、數(shù)控等離子切割
等離子弧切割是80年代中期發(fā)展起來的一種加工方法,當(dāng)時主要是為解決不銹鋼和有色金屬的切割,先后開發(fā)了氬、氫、壓縮空氣、氮、氧等多種氣體,一般等離子弧切割及水再壓縮等離子切割等多種工藝方法,以適應(yīng)不同的需要。
普通等離子電源輸出電流為20~200A,切割厚度可達30mm以下;精細等離子電源輸出電流最高可達100A,切割厚度可達12mm以下,其中精細等離子割縫寬0.65~0.75mm,與數(shù)控切割機配合可達±0.2mm的切割精度;水再壓縮等離子電源輸出電流最高可達1000A,切割厚度可達 130mm以下。
目前,等離子弧切割機的割炬正朝著割縫精度接近激光精度的方向發(fā)展;小功率切割電源向逆變方向發(fā)展,以提高電源效率及電弧的收縮性;大功率切割電源向閘管方向發(fā)展,并采用一定的補償措施以提高效率,從而提高切割速度,改善切割質(zhì)量。近年來,隨著等離子弧技術(shù)的發(fā)展,切割20mm以下的碳鋼和低合金鋼,因其切割速度快,綜合效益好,在工程機械制造業(yè)的應(yīng)用有增長的趨勢。
2、氧乙炔/新型燃氣火焰切割也稱數(shù)控火焰切割機切割自1895年法國人LeChatelier發(fā)明氧乙炔火焰,至1900年Fouch和Picard制造出第一把氧乙炔割炬,氧乙炔火焰切割作為最古老的熱切割技術(shù)至今仍是機械制造中的一種加工方法。由于乙炔生產(chǎn)的原料為電石,生產(chǎn)過程中會排出大量電石渣(1t電石生成3.3t電石渣)及HS、S0等有毒有害氣體,嚴重污染環(huán)境,在制取溶解乙炔氣同時又消耗大量重要化工原料丙酮,加大了生產(chǎn)成本。因此,近20年來國內(nèi)外有關(guān)研究機構(gòu)及企業(yè)相繼投入大量資金,開發(fā)研究成本低、安全、減少環(huán)境污染的新型燃氣,目前國內(nèi)己自主開發(fā)及引進了多種新型工業(yè)燃氣代替乙炔用于工業(yè)火焰加工。同時與新型工業(yè)燃氣相配套的割炬也相繼投建成投產(chǎn),各種割炬器種齊全。手工割炬切割厚度可達350mm,機用割炬切割厚度可達1800mm。
?。?、激光切割
激光切割的工業(yè)應(yīng)用始于20世紀70年代初。由于其切割尺寸質(zhì)量好、速度快、精度高、效率高等優(yōu)點,在多種行業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用。隨著激光器件功率等級、穩(wěn)定性及可靠性的提高和加工技術(shù)的進步,其應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴大到各種金屬和非金屬板材的切割。據(jù)2002年的統(tǒng)計表明:在世界激光工業(yè)應(yīng)用范圍內(nèi),激光切割所占比例最大,約為24%。
4、水射流切割
水射流作為工業(yè)產(chǎn)品的精密加工手段,其特點是沒有或很少熱量釋放,無熱變形、無氣體或蒸汽排出。該項切割技術(shù)的研究是從20世紀60年代開始,國外經(jīng)過20多年的研究和開發(fā),制造出第一臺高壓水射流切割設(shè)備,使之能切割各種金屬和陶瓷等材料。我國于90年代開發(fā)研制出國產(chǎn)化的高壓加磨料型水射流切割設(shè)備并用于生產(chǎn)。目前大部分水射流切割設(shè)備主要應(yīng)用于非金屬板材的切割。
第二 數(shù)控切割技術(shù)經(jīng)濟性比較
目前,熱切割在工程機械行業(yè)應(yīng)用廣泛,而火焰、等離子、激光三種切割技術(shù)均屬于熱切割,其三種切割技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟性比較見下表。
數(shù)控火焰切割機切割變形大、切割速度較低,切割前需預(yù)熱,花費時間長,但可采用多割炬同時切割、易耗零件的使用壽命長。等離子切割雖可切割一切金屬板材和許多非金屬材料,最高切割速度可達10m/min,是火焰切割的10倍,但其切口寬度較大,除薄板外,切割面易“塌邊”,對中厚板能夠經(jīng)濟地進行切割。激光切割機價格雖昂貴,但對薄板及中厚板可實現(xiàn)高速度、高精度切割,同時能夠?qū)崿F(xiàn)無人化操作。
第三 數(shù)控切割應(yīng)用形式
無論哪種切割技術(shù),均有不同的應(yīng)用形式,火焰、等離子、激光均有小型切割機械產(chǎn)品和數(shù)控坐標式切割機械產(chǎn)品。其中,火焰切割技的小型切割機械最多,從通用的半自動氣割機、仿形氣割機、光電跟蹤氣割機到專用的型鋼氣割機、馬鞍形氣割機約20多個種類,價格適宜,大、中、小企業(yè)都有條件配備,完全可以適合切割人員各種條件下切割生產(chǎn)。另外,還在小型切割機基礎(chǔ)上加以改進,以完成U、V、Y、K形坡口及球瓣坡口切割和相貫線切割等工藝要求。
坐標式數(shù)控切割機是我國切割行業(yè)發(fā)展最快的現(xiàn)代化切割設(shè)備之一,坐標式數(shù)控切割機以其良好的人機對話操作界面及強大的附助支持功能,并配有自動編程、套料等軟件系統(tǒng)的支持,使數(shù)控切割機在生產(chǎn)上發(fā)揮了重要作用,業(yè)已成為我國生產(chǎn)制造企業(yè)切割加工的首選。
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