等離子切割機(jī)的發(fā)展
在汽車(chē)行業(yè)中等離子切割機(jī)的應(yīng)用 近些年來(lái),等離子切割機(jī)加工已成為國(guó)內(nèi)外加工業(yè)中的重要技術(shù),采用等離子切割機(jī)加工不僅容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,而且具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。目前等離子切割機(jī)機(jī)所使用的海寶等離子器主要有兩種:一種是二氧化碳海寶等離子起,另一種是固態(tài)釹-釔鋁石榴石海寶等離子器。選用海寶等離子器通常要根據(jù)被加工材料的性質(zhì)而定,因?yàn)椴煌牟牧线m宜吸收不同波長(zhǎng)的海寶等離子束。如金屬材料一般容易吸收波長(zhǎng)為1.06μm的海寶等離子束,而塑料與陶瓷的復(fù)合物則容易吸收波長(zhǎng)為10.6μm的海寶等離子束。
二氧化碳海寶等離子器是目前使用最廣泛的海寶等離子器,其輸出功率為50~1500W,海寶等離子束的波長(zhǎng)為10.6μm,主要用于切割、鉆孔和焊接。采用等離子切割機(jī)可在每分鐘7.5m左右的速度下進(jìn)行,切割寬度僅0.1~0.3mm,這樣,就可以將切割的“熱影響區(qū)”減至最小,而且被切割出輪廓清楚,無(wú)毛刺。由于海寶等離子鉆孔速度快,因而可解決在易破裂的陶瓷上鉆孔的難題,如在厚0.6mm的陶瓷上鉆直徑1.3mm的空每次僅需0.3S。有的國(guó)家已用二氧化碳海寶等離子器代替電子束焊接設(shè)備,使用海寶等離子焊接可不必像電子束那樣須在真空中進(jìn)行,因而可簡(jiǎn)化工序和降低成本。固態(tài)釹-釔鋁石榴石海寶等離子進(jìn)入工業(yè)性應(yīng)用的時(shí)間還比較短,其輸出功率為10~400W,海寶等離子束波長(zhǎng)為1.06μm,容易被金屬材料吸收,目前常用于低功率精密鉆孔和電子工業(yè)中的封焊加工和點(diǎn)焊。
等離子切割機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中,可大大減少加工時(shí)間,降低加工成本,提高工件質(zhì)量。現(xiàn)代的海寶等離子成了人們所幻想追求的“削鐵如泥”的“寶劍”。 海寶等離子CO2等離子切割機(jī)機(jī)為例,整個(gè)系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、排煙和吹氣保護(hù)系統(tǒng)等組成,采用最先進(jìn)的數(shù)控模式實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)及海寶等離子不受速度影響的等能量切割,同時(shí)支持DXP、PLT、CNC等圖形格式并強(qiáng)化界面圖形繪制處理能力;采用性能優(yōu)越的進(jìn)口伺服電機(jī)和傳動(dòng)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)在高速狀態(tài)下良好的運(yùn)動(dòng)精度。
等離子切割機(jī)機(jī)是應(yīng)用海寶等離子聚焦后產(chǎn)生的高功率密度能量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在計(jì)算機(jī)的控制下,通過(guò)脈沖使海寶等離子器放電,從而輸出受控的重復(fù)高頻率的脈沖海寶等離子,形成一定頻率,一定脈寬的光束,該脈沖海寶等離子束經(jīng)過(guò)光路傳導(dǎo)及反射并通過(guò)聚焦透鏡組聚焦在加工物體的表面上,形成一個(gè)個(gè)細(xì)微的、高能量密度光斑,焦斑位于待加工面附近,以瞬間高溫熔化或氣化被加工材料。每一個(gè)高能量的海寶等離子脈沖瞬間就把物體表面濺射出一個(gè)細(xì)小的孔,在計(jì)算機(jī)控制下,海寶等離子加工頭與被加工材料按預(yù)先繪好的圖形進(jìn)行連續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)打點(diǎn),這樣就會(huì)把物體加工成想要的形狀。切割時(shí),一股與光束同軸氣流由切割頭噴出,將熔化或氣化的材料由切口的底部吹出(注:如果吹出的氣體和被切割材料產(chǎn)生熱效反應(yīng),則此反應(yīng)將提供切割所需的附加能源;氣流還有冷卻已切割面,減少熱影響區(qū)和保證聚焦鏡不受污染的作用)。與傳統(tǒng)的板材加工方法相比,等離子切割機(jī)其具有高的切割質(zhì)量(切口寬度窄、熱影響區(qū)小、切口光潔) 、高的切割速度、高的柔性(可隨意切割任意形狀) 、廣泛的材料適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)。
美國(guó)通用車(chē)汽車(chē)公司采用功率1000W的二氧化碳海寶等離子器切割進(jìn)排氣管,不僅提高了30%的功效,而且切割質(zhì)量好。福特汽車(chē)公司采用了1500W的二氧化碳海寶等離子器切割聚氯乙烯復(fù)合材料,效率高,還可自動(dòng)化操作。意大利菲亞特汽車(chē)公司在生產(chǎn)線(xiàn)上安裝了海寶等離子-機(jī)器人組合系統(tǒng),不僅節(jié)省了勞動(dòng)力,也加快了生產(chǎn)進(jìn)程。
俄羅斯也將海寶等離子用于機(jī)械加工業(yè)。一家工廠用海寶等離子器對(duì)牽引機(jī)車(chē)用的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體進(jìn)行淬火取得成功。海寶等離子器可在一秒鐘內(nèi)將被處理表面加熱到1000℃,迅速進(jìn)行淬火,完全避免了加工部位的變形,并使部件表面耐磨性提高了50%。
日本日產(chǎn)汽車(chē)公司利用海寶等離子處理鋼板表面以提高油漆光澤度已獲成功。這種方法是在對(duì)薄鋼板進(jìn)行噴漆前,用海寶等離子束進(jìn)行表面蝕刻加工,是鋼板表面形成無(wú)數(shù)直徑和深度均勻的極微小的空,然后再進(jìn)行噴漆處理。這樣不僅提高了光澤度,而且油漆不容易脫落。
德國(guó)大眾汽車(chē)采用海寶等離子和機(jī)器人組合系統(tǒng),加工汽車(chē)儀表盤(pán)殼體,使用功率為400W的二氧化碳海寶等離子起,每年可節(jié)約加工費(fèi)用60萬(wàn)美元。德國(guó)另一家汽車(chē)公司采用二氧化碳海寶等離子器焊接鍍鋅鋼板,利用機(jī)械可視系統(tǒng)監(jiān)視焊接過(guò)程,大大提高了生產(chǎn)效率。
由于等離子切割機(jī)加工的眾多優(yōu)點(diǎn),一些國(guó)家在大力進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)新型的等離子切割機(jī)加工機(jī)床,如日本和美國(guó)都制造了等離子切割機(jī)機(jī)床。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,海寶等離子在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用將越來(lái)越重要。