高新切割技术在我国造船业中的发展及应用（二）

HEATS

　　至90年代中期，当数控等离子切割机登台亮相时，其所扮演的角色逐渐发生了转变，但这并不意味着它将从此退出历史的舞台，遭到弃用或淘汰，毕竟数控火焰切割机在切割厚度超过30 mm的钢板、切割加工多种形状的坡口和多割炬大批量切割直条钢板时，还有许多不容忽视的优越性。可以预见，数控火焰切割机在今后相当长的时期内，将作为数控等离子切割机等先进设备的补充，在造船行业继续发挥它应有的作用，并在船厂的切割设备中长期存在。

/ E9 o* _6 p) ~9 T : t) X! m' R( X( B' ^# D% @) H

　　3数控等离子切割

　　3.1概述

$ @2 T2 X) J7 ]0 m0 \7 \; S

　　人类利用等离子弧切割金属材料已有40多年的历史，而将数控等离子切割应用于中国造船业只是近10多年的事，然而人们不难发现这是一项成长壮大十分迅速的新技术，它给我国船厂的钢板带来了巨大的变革，并产生了极其深远的影响。时至今日，数控等离子切割机已经接替数控火焰切割机，在船厂的钢板下料中占据了主导地位。更有甚者，在订造新船时，已将造船厂是否具备数控等离子切割加工手段列入了能否承接合同订单的必要条件。

7 c& H- k& X4 N6 z

　　3.2历史回顾

3 @. t" R3 ~/ y' w & @3 W; d G1 L3 n

　　我国数控等离子切割技术开发研制是在数控火焰切割技术趋于成熟并获得广泛应用的基础上开始的。20世纪80年代末、90年代初，国民经济驶入了发展的快车道，钢板和其他金属材料的切割量急剧增大，高速度、高效率的数控等离子切割技术日益受到包括造船在内的制造业界的重视，而当时国产设备还一时无法担此重任，许多大型骨干船厂不得已只能花巨资，率先从国外引进数控等离子切割机，以解生产上的燃眉之急。大量进口机器的接踵而至，给国内同行以极大的鞭策，更激发了我们发愤图强研制先进设备以替代进口设备的使命感和紧迫感。另一方面，国外先进设备的引进，也为我们提供了难得的学习和借鉴机会。经历了消化学习、潜心钻研，并在关键技术上采取引进和自主开发的措施(值得一提的是：嫁接引入了国际上先进的等离子切割系统)，使我国数控等离子切割技术研制水平在高起点上得到了质的飞跃，因此国产数控等离子切割机从降生之日起就基本实现了自动化程度高、功能齐全、运行可靠、性价比高的发展目标，并很快被我国造船行业所认知和接受，从此成为国外进口设备强劲的竞争对手。

+ b6 S; {* a' C& r" }# ~! h

　　3.3等离子弧切割的特点和种类

1 P! c" M6 [2 {4 L7 D! f

　　3.3.1特点

4 B, _4 C& m" b; ~6 w% {5 Q h

　　在高温、强电场条件下产生的等离子弧，经机械压缩、热压缩和磁压缩，使弧柱电流密集、产生极高的温度和高速气流，高温、高速的等离子弧焰流使工件金属熔化，并被吹离基体形成割缝。由于弧柱温度大大超过金属及其氧化物的熔点，因此，除切割碳钢外，等离子弧还可用于切割不锈钢、铝、铜等金属。3.3.2种类a.常规等离子弧切割。

　　b.双气体等离子弧切割。

0 {5 r) Y% W8 c# P

　　割炬分别使用等离子气体和屏蔽气体。屏蔽气体的作用是使切割区域与外界形成有效隔离，以获得较好的切割边缘质量。根据被切材料的特性，可以改变不同气体的组合来达到最佳的切割效果。

0 N$ J4 k4 @# ~3 X1 v

　　c.水射流等离子弧切割。

: i+ |" v9 X5 Y2 e

　　切割过程中，冷却水由割炬喷嘴内的小孔喷出射向电弧，对等离子弧再次压缩，使其密度和温度进一步增高，用以提高切割速度和切割质量。

* C( M: {$ Q- S3 X2 v( t 2 a" k p. ^3 d1 [ w/ J" q3 }

　　d.长寿命氧气等离子弧切割。

　　长寿命氧气等离子弧切割是一种新颖的切割碳钢的等离子弧切割技术。最突出的优点是电极寿命长，与普通氧气等离子比较，平均寿命延长4~6倍，穿孔次数上升了近10倍。

, h, f& g1 O9 H

　　e.精细等离子弧切割。

; C& j" P$ X L% }

　　该等离子弧电流密度极高，因此有非常狭窄挺直的等离子焰，割缝窄、切割面光洁、切口边缘垂直、切割精度和表面质量接近激光切割。

　　3.4长寿命氧气等离子弧切割技术在造船厂的适用性及推广应用

/ t# t4 i+ M- a, U X & ~4 Z! L+ o4 M6 t R8 P7 ]3 X& m3 |

　　1983年美国HYPERTHERM公司成功地将氧气作为等离子气体用于切割碳钢[1]，其主要优点在于：a.无挂渣、切割速度范围大、切口质量好；b.相同电源功率下切割速度可提高30%;c.无切口表面氮化问题，切割后的工件具有良好的焊接和加工性能。

, T9 u- P) m& u- L3 H u3 E& f / v6 f) K# W9 J) H* x; j J7 [