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绿色环保切割解决方案 Select a Tab

      【 发表日期:】 2012-7-24   【 点击次数:】 2271
     

        数控切割机基本组成可以概括为四部分,一是机床部分,二是切割方式或切割热源,三是控制器,四是套料软件。其中最重要的是切割方式切割源。

    1.       机床部分是数控切割机的主体,包括机械电气部分,如横梁导轨、传动系统、升降调高系统,以及伺服电机,电气控制等,机床部分的制造质量和加工精度,决定了数控切割机的使用寿命、切割质量和切割精度。

    2.       切割方式是指选择火焰切割、等离子切割、激光切割或是水刀切割。切割方式决定了数控切割的生产方式、切割效率和切割质量。

    3.       控制器或称数控系统,是数控切割机的指挥中枢,其稳定性和切割工艺,以及运动控制功能决定了数控系统和数控切割机切割效率和切割质量。

    4.       套料软件为数控系统和数控切割机提供切割程序,是切割机真正的后台指挥中枢。套料软件的套料效率和切割工艺决定了数控切割机的切割效率和钢材与耗材的利用率,决定了企业的生产效率和经济效益。

        对于1mm~50mm低碳钢切割,等离子切割速度平均是火焰切割速度的3倍,加之等离子穿孔速度极快,火焰穿孔非常慢,且挂渣严重需要大量人工清理,因此,针对1~50mm板材,等离子切割生产效率一般是火焰切割生产效率的4倍。但如切割低碳钢板厚,超过50mm,等离子切割速度锐减,接近火焰切割速度,且易损件成本迅速提高,因此,对50mm以上的低碳钢,就适宜使用火焰切割。

    对于10mm以下的低碳钢切割,火焰切割热变形非常大,适合使用等离子切割。投入少,切割品质紧接激光品质。如伊萨(ESAB)公司专门研发的等离子微弧微割嘴技术,凯尔贝电源的薄板切割类激光(类似激光)技术,在高精细切割模式下,切割1~10mm的碳钢、不锈钢和铝,可以达到类激光的品质,但等离子切割机的价格大约只有激光切割机三分之一的价格。不过对于要求更高效率和更高品质切割,还有推荐使用激光切割。

     

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        碳钢等离子切割的切割气体是氧气,保护气体是空气或氮气,采用干式切割,切割过程会产生二氧化硫、二氧化氮等有毒气体,此外,弧辐射、噪音、粉尘颗粒污染很严重,通常采用空气除尘系统。但是,不锈钢和铝包含铬、镍等多种重金属,采用干式切割,切割过程产生铬、镍等重金属氧化物的剧毒气体,而且切割噪音异常刺耳,切割边缘氧化变黑,需做二次加工处理。因此,切割不锈钢和铝一定要设法消除剧毒气体、消除噪音和防止氧化。

        水下切割加上水射流切割技术是最经济、最有效的解决办法,水下切割直接消除剧毒气体、消除噪音和烟气粉尘污染,水射流切割解决氧化问题。

    使用等离子水下切割,一定要介绍二个核心技术和装置,一个叫空气幕系统(Air Curtain),一个叫水射流切割 (Water Injection Cutting) 或称水幕切割。空气幕装置是在水下切割时使用,其工作原理是通过气泵喷出空气,在割炬与钢板间把水吹开,以空气幕方式形成一个干式切割环境,其作用是减少水对等离子弧的影响,减少等离子切割功率和切割速度的损失,降低烟气、粉尘、辐射和噪音的污染。

         

    伊萨水下水射流等离子切割图片                 伊萨等离子水下打标画线穿孔切割图片

    水射流或水幕装置的工作原理是以高压水消音器的方式把水喷射出来,减少噪音,在割炬与钢板间把空气吹开,水遇到等离子弧产生气化,形成水幕,隔离空气,防止氧化,在等离子切割时,水产生气化,吸附烟气和粉尘。此外,以高压水作为保护气,保护等离子弧,冷却喷嘴和切割边缘,保证切口垂直度和上下表面质量。因此,水射流或水幕装置不仅可以与空气幕配套使用在水下切割,也可以单独使用在水上切割。

    下面介绍几种常用的水上和水下切割方法:

    干式切割和水上切割:采用空气作为切割气和保护气,切割成本最低,但切割表面严重氧化,需要二次加工以机械方式处理氧化层;采用氮气作为切割气和保护气,切割成本上升,但焊接性能提高;采用N2/H35/N2切割,切割质量最好,但切割成本最高。干式切割最大问题是切割表面氧化发黑。除尘方式:干式切割通常采用空气除尘系统,造价比较高,同时只是解决了烟尘和部分的粉尘,而无法解决颗粒及噪音的问题。水上切割是采用水床作为除尘装置,把钢板放置在水面上,上面是干式切割,下面通过水吸附有毒气体和烟气粉尘,冷却钢板,达到除尘效果,但其无法解决烟尘和噪音及有害气体的问题。

    水下切割(1):直接把割炬放入水下进行切割,只需将切割台换为水床。这种方法的优点是投入成本最低,起弧气/切割气/保护气与干式切割相同,还是N2/ O2/N2,就可实现不锈钢的水下切割,有效减少辐射、有毒气体和烟气污染,冷却割嘴和钢板,减少热变形。缺点或不足之处:不锈钢的氧化问题没有解决,切割表面氧化变黑(切割表面形成氧化皮)。同时,由于水会带走等离子弧的能量,降低了切割速度和穿孔能力。以伊萨EPP-450高精细等离子系统为例,干式切割时,不锈钢和铝的穿孔质量切割厚度是40mm,水下切割的穿孔和质量切割厚度只有30mm。因为水吸收带走了等离子弧的能量,降低了等离子的穿孔切割能力。此外,与EPP-450电源配套使用的PT-36精细等离子割炬性能独特,不论是干式切割还是水下切割,也不论选择多少的电流,从200A/260A/360A/400A450A电流,都使用同一把割炬,一组耗材,不用更换,使用非常方便。

    水下切割(2):在割炬上安装空气幕(Air Curtain)装置,实现水下切割。空气幕的功能是使水和离子弧分离,形成干式切割环境,减少水对离子弧的影响和能量损失,提高水下切割的切割速度和穿孔能力。但切割表面氧化变黑问题仍然没有解决。

    水下切割(3):在割炬上安装空气幕和水射流装置,采用N2/N2/H2O,氮气作为起弧和切割气,水射流作为保护气。前面介绍了空气幕(ACA)的作用是在水下创造干式切割环境,减少等离子能量损失。水射流切割(WIC)的作用是减少或防止不锈钢切割面氧化变黑,提高切割质量,因此,这二项先进技术的结合到目前为止是切割不锈钢最好的方法,其优点优势非常明显:(1)有效降低了切割成本,因为N2氮气成本远低于H35成本;(2)有效减少和防止切割表面氧化变黑;(3)噪音明显降低;(4)有毒气体污染、烟气、粉尘污染明显降低;(5)切割品质明显提高,切割面非常垂直,上下边缘非常光滑平整;(6)减少和降低热变形而造成的零件尺寸和形状的误差。

    说明: CIMG1595     说明: SS_Water Injection Plasma vs

    不锈钢水下精细切割的钢材图片               不锈钢水下水射流切割与干式切割对比