[其他]水再压缩等离子弧高流密度割炬

说明书

本发明涉及现代工业用部分材料加热切割设备的关键割炬。

目前，国内外采用等离子弧切割机，对现代工业用金属材料进行等离子弧切割，虽然用此设备解决了大量的不锈钢、合金钢、铜、铝及其合金的切割问题，但还存在切口比较宽，切口光洁度和精度也较差，费料耗能，且产生有害气体，粉尘比较严重，污染环境，影响健康等弊端。

据调研所知，美、苏等先进工业国家和我国首都机械厂、北京金属结构厂都在应用水再压缩等离子弧切割新工艺。此项工艺可以减小切口宽度，节省材料和能耗，提高精度，改进质量，减少有害物质扩散，改善劳动卫生条件是一种较先进的工艺，有良好的经济效果，经分析研究认为，割炬结构还不够合理，所得技术参数也不甚理想。

本发明的目的是为了进一步推广应用水再压缩等离子弧切割新工艺，考虑在现有技术基础上改进割炬结构，提高能量密度，以取得更为理想的技术经济效果。众所周知，等离子弧切割机的关键部件是割炬，割炬的关键零件是喷嘴，而喷嘴的使用寿命和切割效率与电极材料有着极为密切的关系，因此，对割炬的结构和喷嘴的材料，作了周密地构思，并进行反复试验研究，试制成功了结构比较合理的高电流密度割炬（见附图）。它具有四个关键技术：

1.电极材料采用部分中空的铈钨电极，能保证耐大电流，经久耐用，是一种比较合理的直接水冷的电极结构；

2.喷嘴孔道中间镶一段铈钨管，以提高电流密度和使用寿命；

3.电极结构中采用对中套（陶瓷材料）与割炬下体配合结构，对中套使电极与喷嘴对中，同时强迫切割气流以旋转方式进入喷嘴；

4    镶有铈钨管的喷嘴与下螺帽的配合结构，能使压缩水均匀分布在喷嘴的外围，并以锥形方式射出。

本发明可用于3－60毫米厚度的不锈钢、合金钢、铜、铝及其合金材料的切割。它与一般等离子弧切割相比，具有下列技术经济效果：等离子弧柱的平均电流密度提高50％（参见表1）；切割速度提高26～100％；切缝宽度减窄到 1/3 ～ 1/2 （见表2）；有害气体粉尘减少50～80％；切口影响区减小50％；切口上部垂直度好且无圆角；整体结构紧凑合理，电极喷嘴冷却好，切口质量稳定，生产效率高，节省材料和电能，改善劳动卫生条件，是一种比较理想的高电流密度割炬。

表1 提高电流密度的对比数据表

名称喷嘴孔径（毫米）电流（安）弧柱平均电流密度（安／毫米²）对比倍数一般等离子弧切割3.530031.21水再压缩等离子弧切割3.5450471.5