【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及一种对工件进行等离子切割，特别是孔切削的方法。
技术介绍
1、热学上被高度加热的导电气体称为等离子体，该气体由正负离子、电子以及激发态的和中性的原子和分子组成。
2、使用不同气体，例如单原子的氩气或氦气和/或双原子气体氢气、氮气、氧气或是空气作为等离子气体。这些气体因等离子电弧的能量发生离子化并解离。
3、等离子射束可以在其参数方面受到喷嘴造型和电极的强烈影响。等离子射束的这些参数例如有射束直径、温度、能量密度和气体流动速度。
4、在进行等离子切割时，例如通过能气冷或水冷的喷嘴来将等离子体收束。为此，喷嘴具有喷嘴孔，等离子射束流经该孔。由此可以实现高达2×106w/cm2的能量密度。在等离子射束中出现的温度高达30000℃，这些温度与气体的高流动速度结合，在所有导电材料上都实现了非常高的切割速度。
5、如今等离子切割是对导电材料进行切割的成熟方法，其中根据切割任务使用不同的气体和气体混合物。
6、等离子燃烧器通常具有内部紧固有电极和喷嘴的等离子燃烧器主体。等离子气体从其间流过并穿过喷嘴孔逸出。等离子气体大多通过安装在电极和喷嘴之间的气体引导部来引导并且可以发生旋转。现代的等离子燃烧器还具有次级介质供应部，该次级介质要么是气体要么是液体。喷嘴则被次级气体罩包围。喷嘴特别是在液冷式等离子燃烧器中通过例如de10 2004049 445a1中所描述的喷嘴罩来固定。在喷嘴罩和喷嘴之间流动的则是冷却介质。在喷嘴或喷嘴罩与次级气体罩之间流动并且从次级气体罩的孔中逸出的则是
7、次级气体罩保护喷嘴和喷嘴罩免受热量或工件溅出的熔融金属影响，特别是当等离子射束刺入待切割的工件的材料内时。另外，在切割时围绕等离子射束创造出定义的气氛。
8、为了对非合金钢或低合金钢(也称为结构钢)，例如根据din en 10027-1的s235和s355进行等离子切割，大多使用空气、氧气、氮气或这些气体的混合物作为等离子气体。作为次级气体使用的同样大多为空气、氧气、氮气或这些气体的混合物，其中等离子气体和次级气体的组分及体积流量大多不同，但也可以是相同的。
9、为了对高合金钢和不锈钢，例如1.4301(x5crni10-10)或1.4541(x6crniti18-10)进行切割，大多使用氮气、氩气、氩气-氢气混合物、氮气-氢气混合物或氩气-氢气混合物作为等离子气体。使用空气作为等离子气体原则上也是可以的，但空气中的氧气占比会导致切割面氧化并由此导致切割质量劣化。作为次级气体使用的同样大多为氮气、氩气、氩气-氢气混合物、氮气-氢气混合物或氩气-氢气混合物，其中等离子气体和次级气体的组分及体积流量大多不同，但也可以是相同的。
10、下文将对本专利技术所基于的问题进行描述。
11、这里用进给速度v所指的速度是等离子燃烧器相对于并且平行于工件表面移动的速度。这个速度一般通过引导系统，例如通过cnc控制的坐标系引导机床或机器人来实现。
12、等离子切割的常见布置结构在附图1和2中示例性地以示意图画出。在此，切割电流从等离子切割设备1的电流源1.1经过通向等离子切割燃烧器2的导线5.1经由等离子切割燃烧器的电极2.1、被喷嘴2.2和喷嘴开口2.2.1所收束的等离子射束3，流向工件4并随后经过导线5.3回流至电流源1.1。等离子切割燃烧器2的气体供应通过从气体供应部6到等离子切割燃烧器2的管线5.4和5.5进行。高压点火器1.3、先导电阻1.2、电流源1.1和开关触点1.4及其控制装置(未示出)位于等离子切割设备1中。同样地，可以有用于控制气体的阀门，但这里并未画出这些阀门。
13、等离子切割燃烧器2基本上由等离子燃烧器主体2.7构成，其具有包括电极2.1、喷嘴2.2和用于等离子气体pg的气体供应部2.3的射束生成系统。等离子燃烧器主体2.7还容纳了介质(气体、冷却水和电流)的供应部。
14、等离子切割燃烧器2的电极2.1通常是基本上由高温材料，例如钨、锆或铪所组成并由此具有相当长寿命的不熔融的电极。电极2.1经常由两个相互连接的部分组成，一是由导电导热良好的材料(例如铜、银或其合金)形成的电极架2.1.1，一是电子逸出功极低的高熔点发射部件2.1.2(例如铪、锆、钨)。喷嘴2.2大多由铜组成并收束出等离子射束3。在电极2.1和喷嘴2.2之间可以布置有用于等离子气体pg的气体供应部2.6，该气体供应部使等离子气体发生旋转。在这一实施方式中，等离子切割燃烧器2上等离子射束从喷嘴2.2射出的部分被称为等离子燃烧器尖2.8。等离子燃烧器尖2.8和工件表面4.1之间的距离用d标示。
15、在图2中围绕等离子切割燃烧器2的喷嘴2.2额外地安装有用于供应次级介质，例如次级气体sg的次级气体罩2.4。次级气体罩2.4和次级气体sg的组合保护喷嘴2.2免于在等离子射束3刺进工件4时发生损坏并且围绕等离子射束3创造出定义的气氛。能够使次级气体sg发生旋转的气体供应部2.9位于喷嘴2.2和次级气体罩2.4之间。在这一示例性实施方式中，等离子切割燃烧器2上等离子射束3从次级气体罩2.4射出的位置被称为等离子燃烧器尖2.8。等离子燃烧器尖2.8与工件表面4.1之间的距离同样用d标示。
16、对于切割过程，首先例如借助于通过高压点火器1.3产生的高电压点亮先导电弧，该先导电弧在电极2.1和喷嘴2.2之间以低电流(例如10a-30a)并由此以低功率亮着。先导电弧的电流(先导电流)通过导线5.1流向电极2.1并从喷嘴2.2通过导线5.2经由开关触点1.4和电阻1.2流向电流源1.1并且被电阻1.2限定。这个低能量的先导电弧通过部分离子化为切割电弧准备好等离子燃烧器尖2.8与工件4之间的路线。一旦先导电弧接触工件4，就通过由电阻1.2所产生的喷嘴2.2与工件4之间的电势差来形成切割电弧。该切割电弧随后在电极2.1和工件4之间以大多情况下更大的电流(例如20a到900a)并由此以更大的功率亮着。开关触点1.4被断开，而喷嘴2.2被切换为与电流源1.1间无电势。这种运行方式也被称为直接运行方式。在此，工件4受到等离子射束3的热作用、动力学作用和电作用。由此该方法很有效果并且可以在600a的切割电流下以0.2m/min的切割速度对直至大厚度，例如180mm的金属进行切割。
17、为此，利用引导系统(未示出)使等离子切割燃烧器2相对于工件4或者说其表面4.1移动。该引导系统可以是机器人或cnc控制的引导机床。引导系统的控制装置与根据图1或2的布置结构进行通信。
18、在最简单的情形下，引导系统的控制装置启动并结束等离子切割燃烧器2的运行。不过，根据当今的现有技术，可以将大量信号和例如关于运行状态的信息和数据仅作为“开”和“关”在引导系统的控制装置和等离子切割设备之间进行交换。
19、在等离子切本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于等离子切割工件的方法，其中使用至少一个等离子切割燃烧器(2)，所述等离子切割燃烧器具有
2.根据权利要求1所述的方法，
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述持续时间t2期间
4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述持续时间t2期间：
5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述持续时间t2或至少一部分所述持续时间t2期间：
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述等离子切割燃烧器(2)额外地具有次级气体罩(2.4)，所述次级气体罩至少部分地将所述喷嘴(2.2)包围并且在所述次级气体罩(2.4)和所述喷嘴(2.2)之间有次级气体(SG)流动。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述持续时间t2期间
8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述持续时间t2期间
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述持续时间t2期间所述等离子切割燃烧器(2)的进给速度v2和/或
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述冲去部(410)在所述工件表面(4
11.根据权利要求9和10所述的方法，其中所述极大部分是指所述飞溅的熔融材料(418)的至少90％，更好至少95％，更加好99％且最好100％。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中与所述工件表面(4.1)垂直地测量，所述冲去部(410)所具有的最大深度(417)为工件厚度(4.3)的至少15％和/或为至少10mm。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述冲去部(410)在所述工件表面(4.1)上所具有的长度(419)为所述工件厚度(4.3)的至少40％和/或为至少20mm。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由所述等离子切割燃烧器(2)所描绘的轮廓(430)与产生的所述冲去部(410)的边(413)之间的最小距离(411)大于由所述等离子切割燃烧器(2)所描绘的轮廓(430)的最小距离(412)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由所述等离子切割燃烧器2所描绘的轮廓(430)与产生的所述冲去部(410)的边(413)与由所述等离子切割燃烧器2所描绘的轮廓(430)之间的最小距离(412)小于或等于由所述等离子切割燃烧器(2)所描绘的轮廓(430)的最小距离(412)的两倍。
16.根据权利要求2至15中任一项所述的方法，其中所述等离子切割燃烧器(2)在所述冲去部(410)形成之后并且在所述切割之前，在所述持续时间t3被定位，使得所述等离子射束(3)在开始刺入和刺穿所述工件时击打在所述冲去部(410)的边(413)和/或斜面(421)上。
17.根据权利要求2至16中任一项所述的方法，其中在所述冲去部(410)形成之后并且在所述切割之前，在所述持续时间t3，用于刺入和刺穿所述工件(4)的进给速度v3小于所述冲去部(410)形成期间的进给速度v2或为0。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述进给速度v3最高为所述进给速度v2的一半，更好最高为四分之一，更加好最高为八分之一。
19.根据权利要求2至18中任一项所述的方法，其中在所述冲去部(410)形成之后并且在所述切割之前，在所述持续时间t3，用于刺入和刺穿所述工件(4)的进给速度v3小于所述切割期间的进给速度v4或为0。
20.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中用于在所述持续时间t3期间刺入和刺穿所述工件的等离子燃烧器距离d3大于所述切割时的等离子燃烧器距离d4。
21.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其中用于刺入和刺穿所述工件(4)的等离子燃烧器距离d3小于或等于所述冲去部(410)形成时的等离子燃烧器距离d2。
22.根据权利要求2至21中任一项所述的方法，其中在所述持续时间t1期间所述等离子燃烧器距离d1小于所述持续时间t2期间的等离子燃烧器距离d2，和/或小于所述持续时间t3期间的等离子燃烧器距离d3，和/或大于所述切割期间的等离子燃烧器距离d4。
23.根据权利要求2至22中任一项所述的方法，其中在所述持续时间t1期间所述等离子切割燃烧器(2)的进给速度v1小于所述持续时间t2期间的进给速...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于等离子切割工件的方法，其中使用至少一个等离子切割燃烧器(2)，所述等离子切割燃烧器具有
2.根据权利要求1所述的方法，
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述持续时间t2期间
4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述持续时间t2期间：
5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述持续时间t2或至少一部分所述持续时间t2期间：
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述等离子切割燃烧器(2)额外地具有次级气体罩(2.4)，所述次级气体罩至少部分地将所述喷嘴(2.2)包围并且在所述次级气体罩(2.4)和所述喷嘴(2.2)之间有次级气体(sg)流动。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述持续时间t2期间
8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述持续时间t2期间
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述持续时间t2期间所述等离子切割燃烧器(2)的进给速度v2和/或
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述冲去部(410)在所述工件表面(4.1)上具有长度(419)，使得直到刺透所述工件(4)为止，飞溅的熔融材料(418)能够逆着所述切割方向(10)通过冲去部410溅向远处，从而不会或者极大部分不会接触所述等离子切割燃烧器(2)、所述等离子燃烧器尖(2.8)、所述喷嘴(2.2)和/或所述次级气体罩(2.4)。
11.根据权利要求9和10所述的方法，其中所述极大部分是指所述飞溅的熔融材料(418)的至少90％，更好至少95％，更加好99％且最好100％。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中与所述工件表面(4.1)垂直地测量，所述冲去部(410)所具有的最大深度(417)为工件厚度(4.3)的至少15％和/或为至少10mm。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述冲去部(410)在所述工件表面(4.1)上所具有的长度(419)为所述工件厚度(4.3)的至少40％和/或为至少20mm。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由所述等离子切割燃烧器(2)所描绘的轮廓(430)与产生的所述冲去部(410)的边(413)之间的最小距离(411)大于由所述等离子切割燃烧器(2)所描绘的轮廓(430)的最小距离(412)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由所述等离子切割燃烧器2所描绘的轮廓(430)与产生的所述冲去部(410)的边(413)与由所述等离子切割燃烧器2所描绘的轮廓(430)之间的最小距离(412)小于或等于由所述等离子切割燃烧器(2)所描绘的轮廓(430)的最小...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈·珀奇，托马斯·施托伊特纳，沃尔克·克里克，勒内·诺戈夫斯基，
申请(专利权)人：卡尔伯格基金会，
类型：发明
国别省市：
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