中国水利水电第十工程局有限公司 工程技术管理部 四川成都 6110072
摘要：近年来，随着经济的发展，促进我国科技水平高速发展。随着科技水平的发展，数控切割技术也得以蓬勃发展，其在改善切割精度、节约材料、减少劳动强度、提高生产率等方面显示出巨大优势，促使等离子切割技术成为数控切割技术发展的主要方向之一。本文以数控等离子切割技术展开探讨。
关键词：数控等离子；切割技术；应用
引言
等离子切割相比较于比传统的火焰切割技术而言具有无法比拟的优势，尤其对制造业的发展以高效、节能、成本低提供了高质量生产条件，对于等离子切割精确度、生产效率、切割质量方面更是具有很大的提升。为了提升该项技术对于企业的经济效益，加强对于技术方面的研究具有不可忽视的现实意义，能够在很大程度上进一步降低成本，提升切割技术的水平。等离子切割的效率约远高于传统火焰切割技术的十倍，对于种类繁多的材料及不同材质都可以进行良好的切割，该项技术能够有效地解决激光切割价格成本高的问题，改善火焰切割效率低的问题，因此，在机械制造行业、加工领域得到了广泛的应用。
1数控等离子切割技术的应用
（1）在工业生产中，对于金属材料的加工主要是利用等离子切割、火焰切割等相关技术，而等离子切割相较于其他切割技术而言，则具有更为广泛的应用优势，其切割质量更高、效率更快，因此，在工业生产中受到了一定程度的重视，尤其是对于精细化的等离子切割技术，其相关的切割质量甚至可以媲美激光切割，但是其相较于激光切割而言，成本较低，这在很大程度上提升了工业生产的经济效益。在上个世纪五十年代，该项技术由美国研发成功，并得到了广泛的应用，尤其在降低人工劳动强度与提升生产质量方面更是具有很好的应用效果，因此，该项技术受到了众多工业生产厂家的青睐。（2）中小企业。等离子技术在我国中小企业具有大范围的应用，甚至在部分大企业也得到了一定的使用，因为该项技术相较于其他相关技术，其使用方式简便，且应用成本较低。伴随着该项技术应用规模的不断扩大，其相关的使用优势不断被更多的人了解与熟知，该技术使得企业的工作效率得到了很大程度的提升，同时对于工作人员的劳动环境以及产品质量水平等都具有很大的改善，尤其是对于材料的利用程度更是得到了一定的提升。总而言之，数控等离子切割技术对于中小企业的发展而言具有不可忽视的重要作用。（3）金属加工行业。目前，金属加工行业是该项技术应用最广泛的行业，火焰切割已经远远无法满足当下的工作需求，等离子切割能够应用于不同材质、不同特性的金属，因此，对于该项应用的使用程度会大大提升。但是目前我国的等离子切割技术与国际上其他国家的水平相比仍然具有较大的差别，其主要表现为：等离子切割的下料仅仅占据全部下料数量的十分之一，而在发达国家，等离子切割下料的占比则高达十分之九。这主要是因为我国该项技术的普及由于高难度的养护方式、昂贵的设备价格以及复杂的使用方式而受到限制，因此，我国需要引进国家先进的等离子切割技术，并针对我国的实际情况进行必要的调整与完善，从而实现对该项技术的普及与应用。
2等离子切割的优势
等离子切割具有切割速度为火焰切割的lO倍，最高可达lOm/min，可切割许多非金属材料和一切金属板材，切割范围宽的优势。水下切割有利于环境的保护，能对切割时产生的弧光、有害气体、粉尘和噪声进行消除。随着大功率等离子切割技术的成熟，目前使用大功率的水射流技术等离子切割已让切割质量靠近激光切割的下限（±0.2mm），切割厚度达130mm。因为激光切割机目前只适合于薄板切割，且价格昂贵，但精细等离子切割机最大切割厚度可达20mm，切割成本仅为其1/3，切割精度可达激光切割的下限，所以把价格昂贵的激光切割机用精细等离子切割机来取代，有利于对用量较大的薄、中板用最经济的方式实施高速精细切割。
3设备存在的问题
3.1数控系统不稳定
用户在选购数控系统时，不能片面地追求高配置，忽视了工业用数控系统的稳定性；由于高频CPU和大硬盘功率大，发热量高，系统内部发热过热，导致数控系统和数控切割机无法正常工作，采用工业风扇进行风冷。
3.2未使用套料软件
在应用数控等离子切割技术时，相关人员未注重优化套料软件的选择，只是通过调用数控系统中的NC转换软件和CAD软件，来进行NC文件切换和画图。这种情况下，数控机床大部分时间将处在等待编程套料的闲置状态，从而大幅度降低了其生产建设效率。
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3.3单件切割与热变形
当每个零件切割时没有使用共边、借边、桥接连割等高效率的切割方法，而是逐个预热穿孔切割，这样会使零件产生热变形，并且耗时耗材、效率低。
4我国数控等离子切割的现状
伴着我国金融情势的繁荣开发及“以焊代铸趋向的加速，数控切割的优点也在逐步被大家理解。数控切割技能不但让板材使用率大范围提升，物品品质获得改良，还改进了职员的工作情境，工作效力深层次提升。现在，中国金属制作产业应用的数控切割机以火焰与一般等离子切割机为首，然单纯的火焰切割，已无法适于当代制造的需求，但现在墟市需要的数控切割机中很多是数控等离子切割机，此种切割机能够符合差别物料、差别板厚的金属材料的下料及金属部件的制作的需求，所以需要数目逐渐增大，然而和海外的距离依旧特别显著，核心展现在：技术发达的一些国家金属加工制作产业九成是数控切割机下料，只有一成是人工下料；但中国数控切割机下料只占总数的十分之一，当中数控等离子切割机下料占据的比重较低。关键原由是极大的装备本钱、繁杂的保护与操纵束缚了数控切割机能在中国的深层次遍及。所以我国数控切割机制造厂商引入了海外管制体系技能，通过两次研发后应用至切开范畴中，策划出适于中国环境的数控切割机。部分厂商研发制作的专有数控切割装备，在技能上早已实现或超出了海外同种物品，例如，哈电数控策划研发的切开电流实现一千安的数控水中等离子切开机，全部实现了海外同种物品的规则。中国数控割开机年年的墟市需要额大概在400~500台之间，物品关键以数控等离子切割机为首。比较来说，仿形切割机一年营销上千部，半自主切割机一年营销实现数万部。因此发现，中国数控切开墟市，特别是数控等离子切开墟市的开发潜能是庞大的。
5数控等离子切割技术的控制
5.1切割电流
据统计，数控等离子切割技术应用的效果是有切割的速度与板材厚度来决定的，而要想使切割过程的速度和板材厚度与切割实际情况相匹配，则要根据材料的厚度，在切割前对相应的喷嘴与电流进行正确选择。这样一来，切割机运行过程使用的电流就不会增加设备喷嘴的消耗，从而降低板材切割的质量。此外，数控等离子切割技术应用的电压是通过电源正常输出运行而获得的。其中因等离子弧切割机的空载电压与工作电压较高，因此，其能作用于空气、氢气或是氮气等高等离子状态下的作业。即该类数控切割机的运用，会使电压增加，而电流不变，电压增加，就意味着切割能力提升的同时，还能提高了电弧焓值。在此情况下，再加大气体的流速与减小射流直径，就能实现切割速度与厚度的控制目标。
5.2功率密度
在等离子切割中，其相关的喷嘴结构提升了冷却效果的质量，利用较长的孔道、小型的喷口，实现电流密度的提升，因此，其能够在很大程度上得到压缩性较高的电流，并且提高喷嘴横截面积内电流的通过量，并增加电弧的精确性，但是与此同时，由于电流的压缩其功率的损耗程度也会大大提升，因此，相较于实际输出的电流，真正得到使用的电流其实较小，损失程度高达四分之一到二分之一的范围内，这是影响等离子切割技术得到进一步发展的重要原因。
5.3喷嘴高度
数控等离子切割机中的喷嘴高度是整个弧长的重要组成部分，即是指切割机表面与喷嘴设备断面间的距离。在实际运行过程，主要依靠陡降或是恒流电源来完成板材的切割作业。板材切割时，设备运行电流会随着喷嘴高度的上升而变小，从而增加设备运行的电弧电压、作用弧长以及功率等方面的消耗。另一方面，设备运行时，切割机弧长要长期处在系统复杂的运行环境中，这就增加了弧柱使用的消耗量。但数控等离子切割机能够将上述两方面缺陷问题进行抵消，以提高板材切割的效率。
5.4切割速度
对于切割速度的确定应该通过相关的试验进行明确，由于材料性质、熔点以及相关导热效率等性能的不同，其相关的切割速度也不尽相同。当速度较低时，电弧会由于枪口直径的过大而导致间断，因此，良好的切割速度能够在很大程度上决定相关的工作质量。但是若切割速度过于高，就会使得切割的能量小于需要的能量范围，这样就无法使得电流具有足够的能量吹掉熔解的材料，导致工具的枪口挂渣偏多，从而进一步降低工作质量与效果。
5.5工作气体与流量
对于工作气体与流量的选择，要求数控等离子切割技术人员要根据切割板材，来确定切割方法、厚度与运行轨迹等。目前，可供选择的工作气体包括：切割气体和辅助气体两种。此外，对于某些设备来说，采用的是起弧气体进行切割作业。过小的气体流量会使切割的深度变浅，使等离子弧失去应有的挺直度，过大的气体流量会使射流的长度变短，带走更多的电弧热量，造成电弧不稳和切割质量下降。目前的等离子弧切割机控制流量大多靠气体压力来进行，当枪体孔径不变时，通过控制空压机系统的气体压力来控制流量。
结语
综上所述，数控等离子切割技术在众多领域都具有极为广泛的应用，其对于我国的发展而言具有不可忽视的重要作用，目前，该项目已经引起了相关技术部门的重视。本文主要针对该项技术的实际应用情况，对等离子切割技术控制措施进行简单的介绍，包括功率密度、喷嘴高度以及切割速度等方面的具体控制措施，另外，本文并详细分析该项技术在中小企业、金属加工行业以及工业生产等领域的具体应用，希望能为我国数控等离子切割技术水平的提升具有一定的帮助作用。
参考文献
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[2]朱庆霞.梅塞尔数控精细等离子切割机在煤矿机械生产中的应用[J].金属加工：热加工，2016（10）.
作者简介：张军平（1991-）男?甘肃天水人、助理工程师，从事水利水电第十工程局有限公司机电安装分局金属结构制安技术管理工作。邮编：611830
论文作者:张军平
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年20期
论文发表时间:2020/1/9
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