中厚板等离子切割电源数字化PID调控策略及试验研究

针对中厚板精细热切割的需求,开发了基于Cortex-M4内核的大功率数字化等离子切割电源,设计了软件型电流软启动功能,有效杜绝浪涌电流引起的IGBT可见性炸管现象;开发了基于磁平衡式霍尔检零电流传感器搭建的电流检测电路,有效监测电源输出电流电压特性;设计了数字化离散型PID控制算法,并研究对应参数对起弧性能和切割工艺的影响。最后,结合机器人与切割控制箱构建数字化中厚板机器人等离子切割系统,实现了切割电流60～320 A的无级调节,有效切割钢板板厚可达50 mm,运行稳定可靠,可以获得良好的切割质量。

中厚钢板大功率固体激光切割模式

对30mm厚钢板进行大功率固体激光切割试验,研究了主要工艺参数对切割特性的影响,揭示了中厚板激光切割的传热机理.结果表明,中厚板激光切割时呈现窄缝和宽缝两种切割模式,氧气压力和激光离焦量对窄缝-宽缝切割模式转变有很大的影响.窄缝横截面呈现出较平直的"I"型,宽缝横截面呈现出上宽下窄的"V"型.

Q345碳钢超高功率激光切割工艺研究

采用高功率光纤激光对20 mm厚Q345碳钢进行激光切割的工艺探究并观察切割后的重铸层和热影响区的微观组织。采用多组单因素实验,对比研究了激光功率、切割速度、辅助气体压力、离焦量对切割质量的影响规律,最佳工艺参数为激光功率8 kW、切割速度0.6 m/min、离焦量+10 mm、氧气辅助压力140 kPa、喷嘴直径1.4 mm、切割高度0.5 mm。通过SEM观察了切割后碳钢样品横截面的微观形貌,发现了重铸层及热影响区与基材之间微观组织形态与尺寸的差异,并分析了重铸层及热影响区微观组织的形成机理。研究成果有助于超高功率光纤激光切割技术在中厚钢板切割领域应用的推广。