等離子切割與激光切割工藝及成本分析

1、等離子切割與激光切割工藝及成本分析第34卷第4期2011年7月20日電力機(jī)車與城軌車輛ecrlocomotives&masstransitvehielesvo1.34no.4ju1.20th,2011?建議探討?等離子切割與激光切割工藝及成本分析周銓(南車株洲電力機(jī)車有限公司投資規(guī)劃部,湖南株洲412001)摘要:文章闡述了等離子切割和激光切割兩種切割方式的工作原理,對(duì)兩種切割方式的基本工藝和成本進(jìn)行了分析,在綜合比較兩種切割工藝的基礎(chǔ)上提出了相關(guān)使用建議.關(guān)鍵詞:等離子;激光;切割工藝;成本比較中圖分類號(hào):tg48文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:b文章編號(hào):16721187(2011)040072021

2、等離子切割與激光切割工作原理等離子切割機(jī)是一種新型的熱切割設(shè)備,它的工作原理是以氧氣或氮?dú)鉃楣ぷ鳉怏w,利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的金屬局部熔化和蒸發(fā),并借高速等離子流的動(dòng)量排除熔融金屬以形成割縫的一種加工方法.激光切割的原理是,激光束通過激光發(fā)生器產(chǎn)生后由全反射鏡傳遞并通過聚焦鏡照射到加工工件上,加工工件在激光斑點(diǎn)的照射下,產(chǎn)生局部高溫(達(dá)到10000以上),使工件的被加工點(diǎn)瞬時(shí)融化或者汽化從而形成割縫.同時(shí)用一定壓力的輔助氣體將割縫處的殘余熔渣吹除.配合激光頭的運(yùn)行軌跡最終達(dá)到加工的目的2等離子切割與激光切割工藝比較等離子切割機(jī)可用于不銹鋼,鋁,銅,鑄鐵,碳鋼等各種金屬材料切割,等

3、離子切割以中厚板切割為主,以260a的等離子電源為例,最大切割厚度可達(dá)60mm.等離子切割切割速度快,切縫狹窄,切口平整,熱影響區(qū)小,工件變形小,運(yùn)行成本低,具有顯著的節(jié)能及經(jīng)濟(jì)效果,其缺點(diǎn)是斷面垂直度有0.5.1.5.傾斜角,切割斷面硬化.激光切割以中薄板為主,以4000w激光為例,最大可切25mm左右普通碳鋼.激光切割機(jī)除用于切割碳鋼,不銹鋼,鋁合金等材料外,還可用于切割各種高熔點(diǎn)材料,耐熱合金和超硬合金等特種金屬材料,也可切割半導(dǎo)體材料,非金屬材料以及復(fù)合材料.激光因其具有幾乎無(wú)發(fā)散的方向性,具有極高的發(fā)光強(qiáng)度,激光切收稿日期:2011-0220-72-割速度快,加工精度高,切縫狹窄,切

4、口光滑,熱影響區(qū)小,切割板材變形小,切割表面無(wú)損傷,一般不需后續(xù)加工.等離子切割與激光切割基本工藝參數(shù)對(duì)比見表1.表1等離子切割與激光切割基本工藝參數(shù)對(duì)比表一3等離子切割與激光切割成本分析以切割10mm普通碳鋼板為例.等離子切割與激光切割兩種切割工藝成本分析如表1所示.根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)分析,按設(shè)備年時(shí)基數(shù)3860h計(jì)算,等離子切割機(jī)的運(yùn)行成本為97.65元/l1,激光切割機(jī)的運(yùn)行成本為263.73元/h.按精細(xì)等離子切割和4kw激光的切割速度分別為3.4m/min和1.5m/min計(jì)算,精細(xì)等離子切割成本為0.48元/m,激光切割成本為2.9元/m.4綜合比較及建議等離子切割和激光切割都有其適

5、用的領(lǐng)域.激光切割除可用于切割碳鋼,不銹鋼等材料外,還可切割各種高熔點(diǎn)材料,耐熱合金和超硬合金等特種金屬材料以及半導(dǎo)體材料,非金屬材料和復(fù)合材料,其切割應(yīng)用周銓?等離子切割與激光切割工藝及成本分析?2011年第4期表1等離子切割與激光切割成本分析注:上述成本分析中未考慮人工成本,管理費(fèi)用,利稅等因素.范圍更廣.尤其在薄板切割.切割效率要求高和熱變形要求小的情況下,激光切割具有突出的優(yōu)越性.而就切割成本而言,等離子切割機(jī)相對(duì)于激光切割機(jī)來(lái)說(shuō)要便宜得多.綜上所述.在等離子切割與激光切割的工藝選擇問題上建議如下:1)對(duì)于一般的鈑金切割領(lǐng)域,如果對(duì)加工精度要求不是很高的情況下,選用等離子切割性價(jià)比更高

6、.2)對(duì)于板厚在6mm以下的材料,考慮到等離子切割相對(duì)于激光切割熱變形要大,為防止工件受熱變形后碰撞割炬,一般不選用等離子切割.而選用激光進(jìn)行.s屯.址.喜屯-址.s屯l.善.5止.s屯.s.s止s屯.也.齜j-.s止(上接第49頁(yè))6)電度表計(jì)量系統(tǒng)和高壓電器的控制線均使用屏蔽線:7)端子連接器上采用屏蔽線壓線框結(jié)構(gòu).4安全防護(hù)設(shè)計(jì)機(jī)車部件應(yīng)保證機(jī)車人員的安全性免遭機(jī)車?yán)镉泻ξｋU(xiǎn)生產(chǎn)因素的影響,比如高壓電源,高溫設(shè)備等因素,因此在列車供電柜的設(shè)計(jì)中需要考慮安全防護(hù)設(shè)計(jì).列車供電柜具有完善的安全防護(hù)措施,包括高壓安全連鎖裝置,火災(zāi)報(bào)警裝置,柜體結(jié)構(gòu)防護(hù)和接地防護(hù).高壓安全連鎖裝置由機(jī)械聯(lián)鎖裝置

7、和電路安全聯(lián)鎖裝置組成,保證了車內(nèi)高壓設(shè)備在完全處于安全防護(hù)狀態(tài)時(shí),才允許升起受電弓.啟動(dòng)機(jī)車.火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)可通過探測(cè)柜內(nèi)的火災(zāi)源.通過網(wǎng)絡(luò)送到司機(jī)室監(jiān)控系統(tǒng).進(jìn)行聲光報(bào)警.提示司機(jī).柜體結(jié)構(gòu)采用全封閉的箱式結(jié)構(gòu),在聯(lián)鎖裝置未打開時(shí),柜體除電度表系統(tǒng)外,其他電器元件均處于無(wú)法觸摸位置,同時(shí)在需要散熱的柜體部位增設(shè)網(wǎng)板結(jié)構(gòu),網(wǎng)孔大小滿足不超過切割或進(jìn)行冷沖切.3)對(duì)于各種高熔點(diǎn)材料,耐熱合金和超硬合金等特種金屬材料以及半導(dǎo)體材料,非金屬材料和復(fù)合材料,或切割精度要求較高的薄板類工件,建議選用激光切割.參考文獻(xiàn):1】俞新陸.板件柔性制造系統(tǒng)m】.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.【2】吳讓大.高功率激光切割設(shè)備與工藝m.武漢:湖北科學(xué)技術(shù)出版社.2010.12mmx12mm的要求.在上面的電磁巷容設(shè)計(jì)中,已使列車供電柜具有完善的接地防護(hù).5結(jié)束語(yǔ)依據(jù)kz4a型機(jī)車不同于國(guó)內(nèi)列車供電系統(tǒng)的特點(diǎn)和機(jī)車的特殊使用環(huán)境及客戶的特定要求.設(shè)計(jì)出適用于該型機(jī)車的列車供電柜.列車供電柜為客運(yùn)機(jī)車的列車供應(yīng)電力并進(jìn)行電量的檢測(cè),計(jì)量,因此一個(gè)完善而具有高可靠性能的列車供電柜對(duì)整個(gè)客運(yùn)列車的正常運(yùn)行提供了有力保障.參考文獻(xiàn):1郜燕剛,楊亞文.kz4a型機(jī)車輔機(jī)供電電路控制策略j.電力機(jī)車與城軌車輛,2005(4).【2tb/t3063-2002,旅客列車dc600v供電系統(tǒng)技術(shù)條件s】.【