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,對兩種切割方式的基本工藝和成本進行了分析,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:tg48文獻標識碼:b文章編號:16721187(2011)040072021

2、等離子切割與激光切割工作原理等離子切割機是一種新型的熱切割設(shè)備,它的工作原理是以氧氣或氮氣為工作氣體,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的照射下,產(chǎn)生局部高溫(達到10000以上),使工件的被加工點瞬時融化或者汽化從而形成割縫.同時用一定壓力的輔助氣體將割縫處的殘余熔渣吹除.配合激光頭的運行軌跡最終達到加工的目的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,運行成本低,具有顯著的節(jié)能及經(jīng)濟效果,其缺點是斷面垂直度有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發(fā)散的方向性,具有極高的發(fā)光強度,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)對比見表1.表1等離子切割與激光切割基本工藝參數(shù)對比表一3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)備年時基數(shù)3860h計算,等離子切割機的運行成本為97.65元/l1,激光切割機的運行成本為263.73元/h.按精細等離子切割和4kw激光的切割速度分別為3.4m/min和1.5m/min計算,精細等離子切割成本為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,等離子切割機相對于激光切割機來說要便宜得多.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)對于一般的鈑金切割領(lǐng)域,如果對加工精度要求不是很高的情況下,選用等離子切割性價比更高

6、.2)對于板厚在6mm以下的材料,考慮到等離子切割相對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)6)電度表計量系統(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安全防護設(shè)計機車部件應(yīng)保證機車人員的安全性免遭機車里有害危險生產(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)計中需要考慮安全防護設(shè)計.列車供電柜具有完善的安全防護措施,包括高壓安全連鎖裝置,火災(zāi)報警裝置,柜體結(jié)構(gòu)防護和接地防護.高壓安全連鎖裝置由機械聯(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狀態(tài)時,才允許升起受電弓.啟動機車.火災(zāi)報警系統(tǒng)可通過探測柜內(nèi)的火災(zāi)源.通過網(wǎng)絡(luò)送到司機室監(jiān)控系統(tǒng).進行聲光報警.提示司機.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,柜體除電度表系統(tǒng)外,其他電器元件均處于無法觸摸位置,同時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行冷沖切.3)對于各種高熔點材料,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:1】俞新陸.板件柔性制造系統(tǒng)m】.北京:機械工業(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:湖北科學技術(shù)出版社.2010.12mmx12mm的要求.在上面的電磁巷容設(shè)計中,已使列車供電柜具有完善的接地防護.5結(jié)束語依據(jù)kz4a型機車不同于國內(nèi)列車供電系統(tǒng)的特點和機車的特殊使用環(huán)境及客戶的特定要求.設(shè)計出適用于該型機車的列車供電柜.列車供電柜為客運機車的列車供應(yīng)電力并進行電量的檢測,計量,因此一個完善而具有高可靠性能的列車供電柜對整個客運列車的正常運行提供了有力保障.參考文獻:1郜燕剛,楊亞文.kz4a型機車輔機供電電路控制策略j.電力機車與城軌車輛,2005(4).【2tb/t3063-2002,旅客列車dc600v供電系統(tǒng)技術(shù)條件s】.【