有色金属切割的全球化趋势
有色金属材料切割,尤其是不锈钢和铝材切割一直是一项非常刺激的技术挑战。传统技术切割速度较慢,成本较高。维克多开发了一项新技术,使用氮气和水进行切割,在降低成本的同时极大提高切割速度,且能在各种厚度的材料上获得出色的切割质量。
背景介绍
使用等离子、水刀或激光技术进行不锈钢及铝材切割,所选方法取决于所要求的精度及生产成本。在等离子切割领域,进行中厚板切割时通常使用氮气或氮气与氩氢混合气,切割质量出色,成本中至高等。进行薄板切割时,使用压缩空气、氮气或氮氢混合气体,切割效果各异。
维克多研发的水雾保护技术使用氮气和水进行有色金属切割。该技术在各种厚度的板材上均有出色的切割速度和切割质量。此外,使用自来水作为保护气极大地削减了生产成本。
水雾保护技术(WMS®)
水雾保护技术适用于自动切割双气流等离子割枪,只需使用特定易损件即可。对于通常使用氧气和空气的割枪(例如,进行碳钢切割),进行有色金属切割时使用氮气和水。
在切割过程中,将氮气用作离子气,水用作保护气,割枪中的水产生水雾,并分解成其基本元素—氢气可减少切割周围的大气,有助于保持切割表面清洁,无挂渣、无氧化物,从而实现极高的切割速度。在切割过程中,大部分水(每分钟0.3-0.5L)均已雾化,因而无需任何水处理设备。与其它切割技术比较
这部分我们将对采用WMS®技术进行不锈钢切割的利弊进行分析,并将其与其它传统技术进行比较。(见图1和图2)
主要考虑下列参数:
• 切割质量(垂直度、挂渣及表面粗糙度)
• 切割速度
• 基于实际消耗(能源、易损件、气体等)所计算出的生产成本
Diagram 1:The cutting speed comparison on high-thick plates with laser cutting and waterjet.
Diagram 2: The cutting speed on medium-thick plates is up to three times higher with WMS process versus traditional gas plasma process. 等离子切割
如上所述,对中厚(5~6mm及更厚)不锈钢板材进行等离子切割时,通常将氮气作为等离子气,氩气/氢气混合气体作为保护气,切割质量极佳,但是切割速度不太快。此外,由于大量消耗氩气/氢气,成本较高。
图3:所示为使用水雾保护技术对12mm不锈钢零件进行切割的样品。切割边缘垂直、无挂渣,表面没有氧化。 板材厚度小于5mm时,通常可通过使用压缩空气、氮气或氮/氢混合气体来削减成本。在该厚度范围内,切割速度较高,但是质量较差,因为可能倒角过大(采用氮气)或氧化物及挂渣过多(采用压缩空气)。
对于各种厚度的板材来说,采用WMS®技术可极大提高切割速度(比传统等离子切割工艺速度快最高达3倍),切割效果也非常出色(切割面垂直、无挂渣、无氧化物)(见图3)。
此外,因为无需使用昂贵的气体,使用氮气和水可极大削减生产成本,提高产量,并延长易损件寿命。WMS®还有其它优点:参数调节范围广,使得质量调节非常简便;热影响区域较小,能够减少板材变形并有助于清除薄板上的塑料膜。
WMS工艺特性激光切割
激光切割的功率消耗约为等离子切割的两倍,且需要高压力高容量的氮气来切割有色金属(气体使用量是等离子切割的35倍之多),所以切割中厚板时的使用成本很高。激光切割薄板的速度很快,但是板材厚度>10mm时,切割速度大幅度下降(包括穿孔时间)。
如果不要求非常精密,而是把生产成本和产量放在第一位,则WMS®可以替代激光切割。
水刀切割
一般情况下等离子切割质量和精密程度无法与水刀切割相提并论。水刀切割为“冷”加工工艺,不会影响切割边缘的化学性质,因此在某些情况下非常适用。但是,在大多数情况下水刀切割非常慢,而且需要不断向高压射流中添加研磨材料,因此产量偏低,磨料成本较高,从而导致小时成本非常高。采用WMS®进行等离子切割可获得与水刀切割相似的切割质量,但是切割速度较快,生产成本极低。因此在很多情况下是水刀切割的绝佳替代技术。结论
综上所述,进行不锈钢和铝材切割时,水雾保护工艺(WMS®)使操作更简便,并能获得更佳的切割质量(切割>=2mm厚度板材可达到ISO9013标准三级或更佳),有着与氩氢混合气工艺媲美的可焊接性能, 无需表面二次加工。切薄板材热输入量小,变形小,热影响区小,能够极大提高切割速度并削减生产成本(图1及图2)。维克多Auto-Cut® XT普通快速等离子切割系列及Ultra-Cut® XT高精度等离子切割系列均可采用水雾保护技术。
总之:创新的水雾保护工艺将引领有色金属切割全球趋势,为您带来:更高的切割速度、更低的气体使用成本、无需表面二次加工。
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