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數(shù)控切割機(jī)能效轉(zhuǎn)化率相關(guān)問題研究

    金屬材料的切割是眾多加工行業(yè)中所必須執(zhí)行的一項基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作，采用數(shù)控切割機(jī)實現(xiàn)效率高率金屬板材切割下料正逐漸成為業(yè)內(nèi)趨勢，相比傳統(tǒng)切割加工方式而言，數(shù)控切割機(jī)采用的全自動數(shù)控化操作模式非常大程度上簡化了設(shè)備使用難度，將切割工藝能夠以一種更為穩(wěn)定、更為效率的方式體現(xiàn)。武漢嘉倍徳科技從事數(shù)控切割機(jī)設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)及銷售工作多年，見證了行業(yè)的興衰起落，也對國產(chǎn)數(shù)控切割應(yīng)用技術(shù)投入了滿腔的熱情，本文將主要就數(shù)控切割機(jī)能效轉(zhuǎn)化率相關(guān)問題談一下我們的見解，希望能借此拋磚引玉，為眾多的數(shù)控切割機(jī)設(shè)備制造廠家提供一些參考和幫助。
    首先，我們需要指出，任何機(jī)械設(shè)備的運行都是需要消耗能源的，而在消耗和產(chǎn)出之間的轉(zhuǎn)化則是衡量一臺機(jī)械設(shè)備能效高低的關(guān)鍵，數(shù)控切割機(jī)設(shè)備在使用過程中都會消耗能源達(dá)到加工目的，就數(shù)控切割機(jī)而言，所消耗的能源根據(jù)切割加工方式的不同有所區(qū)別，這里我們以數(shù)控等離子切割機(jī)為例，為了獲得高壓縮性的等離子弧切割電弧，切割噴嘴都采用了較小的噴嘴孔徑、較長的孔道長度并加強(qiáng)了冷卻效果，這樣可以使得噴嘴有效斷面內(nèi)通過的電流增加，即電弧的功率密度加大。但同時壓縮也使得電弧的功率損失加大，因此，實際用于切割的有效能量要要比電源輸出的功率小，其損失率一般在25%~50%之間，有些方法如水壓縮等離子弧切割的能量損失率會更大，在進(jìn)行切割工藝參數(shù)設(shè)計或切割成本的經(jīng)濟(jì)核算時應(yīng)該考慮這個問題。
    一般認(rèn)為，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生原因是由于等離子射流在割口面上的熱輸入不平衡所致，即在割口的上部等離子弧能量的釋放多于下部。這個能量釋放的不平衡，與很多工藝參數(shù)密切相關(guān)，如等離子弧壓縮程度、切割速度及噴嘴到工件的距離等。增加電弧的壓縮程度可以使高溫等離子射流延長，形成更為均勻的高溫區(qū)域，同時加大射流的速度，可以減小切口上下的寬度差。然而，常規(guī)噴嘴的過度壓縮往往會引起雙弧現(xiàn)象，雙弧不但會損耗電較和噴嘴，使切割過程無法進(jìn)行，而且也會導(dǎo)致切口質(zhì)量的下降。另外，過大的切割速度和過大的噴嘴高度都會引起切口上下寬度差的增加。
    例如在工業(yè)中使用的金屬板厚大多是在50mm以下，在這個厚度范圍內(nèi)用常規(guī)的等離子弧切割往往會形成上大下小的割口，而且割口的上邊緣還會導(dǎo)致切口尺寸精度下降并增加后續(xù)加工量。當(dāng)采用氧和氮氣等離子弧切割碳鋼、鋁和不銹鋼時，當(dāng)板厚在10~25mm范圍內(nèi)時，通常是材料越厚，端邊的垂直度越好，其切割棱邊的角度誤差在1度~4度。當(dāng)板厚小于1mm，隨板厚的減小，切口角度誤差從3度~4度增加到15-25度。
    嘉倍徳科技迅鋒系列高性能等離子數(shù)控切割機(jī)系統(tǒng)集中了HG-LASERLAB以往的科技成果，采用了全新的氣體控制箱設(shè)計，為用戶提供了優(yōu)異的切割質(zhì)量和質(zhì)量穩(wěn)定性，非常大化的生產(chǎn)效率，較小的運行成本，不可比擬的加工適用性，能夠以一半的運行成本獲得比已往更佳的精細(xì)切割質(zhì)量。在切割碳鋼時，具有優(yōu)異質(zhì)量和穩(wěn)定性的精細(xì)特征零件。結(jié)合高精度的切割床，能得到較佳的小件和圓孔質(zhì)量。在切割不銹鋼和鋁材時，使用N2/N2 ，H35(氬氫預(yù)混氣)和H35–N2工藝，以及新的F5 (氮氫預(yù)混氣)工藝，使薄板的切割質(zhì)量明顯提高。
    此外，在我們總匯總的數(shù)控切割機(jī)相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)中，具體在切割過程中所規(guī)定的切割速度，燃?xì)夂牧�，壓力等值均是平均值，該機(jī)器可能高于或低于這些平均數(shù)值來操作，操作人員應(yīng)根據(jù)這些特性及時掌握好切割速度，壓力的參數(shù)。
    實際加工生產(chǎn)中，企業(yè)所用于下料的鋼板可能出現(xiàn)鐵銹、灰塵及氧化層，類似因素都會導(dǎo)致數(shù)控切割機(jī)的加工質(zhì)量出現(xiàn)波動，會使切割氧降低，同樣地火焰調(diào)節(jié)不正確使得切割速度和質(zhì)量發(fā)生偏差。在數(shù)控切割機(jī)工作氣體供氣口上必須裝用空氣壓縮機(jī)及壓力調(diào)節(jié)閥，通過這些閥可方便地控制工作氣體所需要的工作壓力(其值可以從切割表中查得)。準(zhǔn)確調(diào)整壓力值時，必須在割炬工作時進(jìn)行。使用不合理得工作壓力將會造成切割效率低或切割表面不佳等缺陷。
    如果是火焰數(shù)控切割機(jī)，則切割氧射流質(zhì)量好壞是獲得良好切口的決定因素，如果切割射流正好位于加熱火焰的中間，并能很容易看見一股幾乎完全是圓錐形狀的切割射流，說明切割射流調(diào)節(jié)正確。如果切割射流離開割嘴后，像掃帚那樣散開，或者完全看不清，這是割嘴阻塞的現(xiàn)象，為清洗割嘴，只可使用制造廠推薦的割嘴通針，使用不適當(dāng)?shù)墓ぞ邥��?dǎo)致割嘴的損傷。

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