[发明专利]等离子电弧薄板柔性成形装置

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，尤其涉及一种等离子电弧薄板成形装置。

背景技术

薄板柔性成形是近10年来新发展起来的一种先进的成形技术。它是一种非接触型成形技术,通过在金属板内部产生变形达到弯曲成形的目的。金属薄板柔性成形的典型方法之一是激光成形技术,经过10年的研究,激光成形已经在一些方面得到了应用。它的基本原理是通过对材料选定位置的非均匀重复加热和冷却,使工件材料获得变形和弯曲。但是,由于激光设备和使用费用昂贵,激光的平均能量转换率低(约5％～10％),从而限制了激光成形技术在制造工业中广泛应用。

根据柔性成形的基本原理,选用更经济和简便的热源代替激光,将有利于柔性成形技术的推广和应用。等离子电弧是一种能量集中的热源。利用等离子电弧进行薄板柔性成形是可行的。但是，由于与激光束的差别,特别是能量密度比激光小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构优化、优化成本耗费及能耗的等离子电弧薄板成形装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种等离子电弧薄板成形装置，所述装置包括控制软件、等离子电弧焊接系统、定位系统和冷却系统，控制软件主要用于控制等离子电弧焊接、定位系统和冷却系统之间的界面连接；定位系统包括等离子枪的定位和工件的定位两部分；等离子电弧焊接系统主要由电源和焊枪组成；冷却系统主要用于控制工件背面的温度和加热区的冷却速度。

进一步地，等离子枪被固定在一个能够三维运动和旋转的装置上，工作时保证等离子电弧始终与工件表面保持垂直状态。

进一步地，工件被固定在一个360°的旋转器上，整个定位系统具有5个自由度和空间运行轨道。

进一步地，对于厚度小于5mm的金属板，一般用最大电源小于100A的电源，为了保证恒定的能量输出，对于不同的工件位置，电流大小由计算机控制。

进一步地，等离子焊枪喷嘴的直径为1～3mm。

进一步地，冷却气流使用CO 2或压缩空气。

进一步地，所述设备应用于高炉渣、炼钢渣、有色金属冶金渣的处理。

本发明的有益效果是，本发明的装置能量输入较小，能耗低，局部的热膨胀及其相应的温度梯度变大，具有更强的灵活性。

附图说明

图1是本发明实施方式中等离子电弧薄板成形过程示意图；

图2是本发明实施方式中等离子电弧薄板成形装置的结构示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

参照图1及如图2所示，一种等离子电弧薄板成形装置，所述装置包括控制软件、等离子电弧焊接系统、定位系统和冷却系统，控制软件主要用于控制等离子电弧10的焊接、定位系统和冷却系统之间的界面连接；定位系统包括等离子枪的定位和工件的定位两部分；等离子电弧焊接系统主要由电源和焊枪组成；冷却系统11主要用于控制工件背面的温度和加热区12的冷却速度。进一步地，等离子枪被固定在一个能够三维运动和旋转的装置13上，工作时保证等离子电弧始终与工件表面保持垂直状态。进一步地，工件被固定在一个360°的旋转器上，整个定位系统具有5个自由度和空间运行轨道。进一步地，对于厚度小于5mm的金属板，一般用最大电源小于100A的电源，为了保证恒定的能量输出，对于不同的工件位置，电流大小由计算机控制。进一步地，等离子焊枪喷嘴的直径为1～3mm， 冷却气流使用CO 2或压缩空气，所述设备应用于高炉渣、炼钢渣、有色金属冶金渣的处理。本发明的有益效果是，本发明的装置能量输入较小，能耗低，局部的热膨胀及其相应的温度梯度变大，具有更强的灵活性。

大量的实验表明,在等离子电弧柔性成形过程中,材料的弯曲规律是一样的:①随着等离子电弧在金属薄板上的来回扫描次数增加,其弯曲逐渐增大；②热输入越大(如减小运行速度、或减小电弧长度、或增加电弧电流等),弯曲效应越明显。另外,对应一定的热输入,材料的热导率越小,弯曲角越大。这是由于在低热导率的不锈钢中,薄板前(热)后(冷)面之间的温度梯度大,提高了局部的热膨胀及其相应的塑性形变,从而增加了冷却时的弯曲力。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。