本发明属于热切割,特别是涉及一种厚板激光火焰复合热切割割枪。
背景技术:
1、针对工业领域中普遍应用的金属热切割工艺方法有三种,分别为氧气切割法、等离子弧切割法和激光切割法,三者的特点分别在于:
2、氧气切割法是利用铁和氧的燃烧反应及生成的反应热进行切割的方法,具有设备简单,操作灵活,切割断面质量好,切割厚度大,综合运营成本低等特点,是切割碳素钢低合金钢最常用的热切割工艺方法,其最大切割厚度可达3500mm左右。
3、等离子弧切割是利用经过压缩的等离子电弧形成的高温、高速等离子流作为热源进行熔割的热切割方法,具有切割速度快、热变形小、能够切割碳钢、合金钢、不锈钢、铜、铝、塑料等多种材料等诸多特点,其切割厚度可达80-160mm。
4、激光切割法是利用高能量密度激光束使材料气化、熔化或者氧化进行切割方法,具有切割速度快、热变形小、切口窄和切割精度高等特点,其切割厚度可达25-50mm。
5、综上,每种热切割工艺方法都具有各自的优缺点及适用领域,且都可以搭载手工、半自动、自动化切割及机器人等操作平台,激光切割主要应用搭载自动化平台,手工切割应用较少,目前工程应用中,氧气切割主要用于中厚板切割,等离子弧切割主要用于中板切割,激光切割主要应用于高精度、小变形、高质量领域。
6、针对激光切割方法,其劣势在于切割厚度较小的技术问题,而针对氧气切割法,其劣势在于与散热效率低的技术问题,而若是将两种热源复合使用则可起到减少预热时间并且能够应用于厚度较大的工件,因此设计出可应用于两种热源同时使用的割枪是本领域工作人员需要解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种厚板激光火焰复合热切割割枪,通过设计新型的激光火焰复合热源的热切割割枪,采用激光和火焰同轴方式,更有利于对钢板的加热以及对切割氧流的保护,且激光对高纯度氧气的照射改善了氧气对铁的活化性,促进了铁氧燃烧反应的进程,有效减少预热起切的时间,甚至不需要预热直接起切,相对于单一热源的切割方法具有明显的优势,能够缩短起切预热时间,提高了工件的切割厚度,且能够提高切割速度和切割质量。
2、为解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:
3、本发明为一种厚板激光火焰复合热切割割枪,包括集成分流机构、过渡套筒、割炬主体和复合割炬机构;
4、所述集成分流机构包括相互固定的上过渡板和下过渡板;
5、所述上过渡板和下过渡板上分别设有上轴心口和下轴心口,所述上过渡板外侧固定有集成块;
6、所述集成块顶部连接有两个氧气接口,所述集成块外侧固定有预热氧铜管和燃气铜管;
7、所述过渡套筒包括上下连接的上筒体和下筒体,所述上筒体固定在下轴心口内且内底端设有撑环,所述上过渡板顶面固定有法兰,所述法兰和撑环之间固定有反流环,所述反流环与上轴心口和上筒体之间形成气腔,所述反流环顶端设有若干反流口;
8、所述氧气接口和气腔之间设有氧气通路;
9、所述割炬主体轴心设有上锥口,所述上锥口内设有上凹口和下凹口,所述割炬主体周侧面设有与上凹口和下凹口连接的铜管接口,所述预热氧铜管和燃气铜管底端分别与两个铜管接口连接;
10、所述复合割炬机构包括瓷环和割嘴总成,所述瓷环底端固定有调高环,所述瓷环固定在割炬主体底端,所述割嘴总成固定在瓷环和割炬主体之间;
11、所述割嘴总成内设有混合腔,所述割嘴总成顶端设有两圈分别与上凹口和下凹口连通的进气槽,所述割嘴总成底端周侧面设有与混合腔连通的排气槽,所述割嘴总成轴心处设有芯口。
12、进一步地,两个所述氧气接口输入氧气,氧气依次经过所述氧气接口、集成块、氧气通路、气腔、反流口、反流环的内孔、过渡套筒的内孔、上锥口和芯口后由割嘴总成底端排出。
13、进一步地,所述预热氧铜管和燃气铜管顶端分别输入预热氧气和燃气,预热氧气依次经过所述预热氧铜管、铜管接口、上凹口、进气槽排至混合腔内,燃气依次经过所述燃气铜管、另一个铜管接口、下凹口、另一圈进气槽排至混合腔内,所述混合腔内预热氧气和燃气混合后由排气槽排出。
14、进一步地,还包括冷却通路,所述冷却通路由第一气口、第二气口、第三气口、第四气口和第五气口组成;
15、所述第一气口设置在瓷环壁体内,所述瓷环和割嘴总成之间形成底端延伸至调高环底面的间隔腔,所述瓷环内侧设有与间隔腔和第一气口连通的分流口;
16、所述调高环顶面开设有与第一气口连接的环形槽,所述调高环上均匀开设有若干与环形槽连接的微口;
17、所述割炬主体顶端设有汇流槽,所述第二气口设置在割炬主体的壁体内且与汇流槽和第一气口连通;
18、所述第三气口和第四气口分别设置在下筒体和上筒体的壁体内,所述第三气口两端与第四气口和汇流槽连接;
19、所述第五气口设置在上过渡板内,所述上过渡板底面设有与第五气口和第四气口连通的底口,所述集成块上设有与第五气口连接的冷却气体接口。
20、进一步地,所述瓷环、割炬主体和上筒体的壁体内均设有穿线口,所述下筒体的壁体内设有c型夹套,所述c型夹套与第三气口互不连通,所述调高环上连接有导线。
21、进一步地,所述上过渡板上设有贯通区,所述贯通区内侧设有延伸至上筒体顶端穿线口的内凹部,所述集成块上连接有tg接头,所述导线穿过若干穿线口、c型夹套、内凹部和贯通区后与tg接头连接。
22、进一步地,所述集成块外侧固定有压座,所述预热氧铜管和燃气铜管顶端固定在压座和集成块之间,所述压座和集成块相对一侧均设有与预热氧铜管和燃气铜管配合的弧形口。
23、进一步地,所述反流环顶端设有外凸缘,所述法兰底面轴心处设有与外凸缘配合的定位口,所述反流口设置在外凸缘上,所述反流环底端设有定位环,所述定位环外径与上筒体内径一致且与撑环上表面贴合。
24、进一步地,所述割炬主体和下筒体连接处通过连接螺母固定,所述瓷环和割炬主体连接处通过瓷环螺母固定。
25、进一步地,所述法兰、上过渡板、下过渡板、上筒体、下筒体、割炬主体和瓷环两两之间的连接处均设有密封槽和密封件。
26、本发明具有以下有益效果:
27、1、本发明通过设计新型的激光火焰复合热源的热切割割枪,采用激光和火焰同轴方式,更有利于对钢板的加热以及对切割氧流的保护,且激光对高纯度氧气的照射改善了氧气对铁的活化性,促进了铁氧燃烧反应的进程,有效减少预热起切的时间,切割厚度可达到50-260mm,切割速度可达到100-600mm/min,甚至不需要预热直接起切,相对于单一热源的切割方法具有明显的优势,能够缩短起切预热时间,提高了工件的切割厚度,且能够提高切割速度和切割质量,存在挂渣少的优势,且安全性及稳定性方面均满足生产使用要求。
28、2、本发明将激光及火焰热源复合于较小的枪壳中,不会占用过大空间,且切割氧通道整体型线为直线型,设计合理,阻力小,加工制作难度较低,使得切割氧气流速度能够达到较大的速度,切割氧气流速度能够实现超音速,可达到1.8马赫,有效地提高了切割氧气流的动能,从而提高了切割钢坯的穿透能力,以及熔渣排出能力,改善了切割质量。
29、3、本发明通过在各部件中设计气口,可组装为冷却通路,可在调高环的位置处分流并由间隔腔底端及微口分流排出,能够对枪头进行冷却操作,且包裹于激光柱外部,确保使用时的安全性。
30、4、本发明通过在各部件中设计穿线口,可用于调高环上导线的导向和保护,调高环属于电容产品与金属工件之间的配合可检测两者距离,从而起到测高调高的作用,从而提高切割精度。
31、5、本发明通过割枪所用接头集中于集成块的位置,远离枪头高温区域从而提高安全性,且位置集中于一处,结构紧凑,利于各气体气管的定位和连接,且方便后续的维护和检修。
32、当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
1.一种厚板激光火焰复合热切割割枪,其特征在于:包括集成分流机构、过渡套筒、割炬主体(1)和复合割炬机构;
2.根据权利要求1所述的一种厚板激光火焰复合热切割割枪,其特征在于,两个所述氧气接口(402)输入氧气,氧气依次经过所述氧气接口(402)、集成块(4)、氧气通路(206)、气腔(204)、反流口(205)、反流环(203)的内孔、过渡套筒的内孔、上锥口(101)和芯口(804)后由割嘴总成(8)底端排出。
3.根据权利要求1所述的一种厚板激光火焰复合热切割割枪,其特征在于,所述预热氧铜管(403)和燃气铜管(404)顶端分别输入预热氧气和燃气,预热氧气依次经过所述预热氧铜管(403)、铜管接口(104)、上凹口(102)、进气槽(802)排至混合腔(801)内,燃气依次经过所述燃气铜管(404)、另一个铜管接口(104)、下凹口(103)、另一圈进气槽(802)排至混合腔(801)内,所述混合腔(801)内预热氧气和燃气混合后由排气槽(803)排出。
4.根据权利要求1所述的一种厚板激光火焰复合热切割割枪,其特征在于,还包括冷却通路,所述冷却通路由第一气口(701)、第二气口(105)、第三气口(601)、第四气口(502)和第五气口(207)组成;
5.根据权利要求4所述的一种厚板激光火焰复合热切割割枪,其特征在于,所述瓷环(7)、割炬主体(1)和上筒体(5)的壁体内均设有穿线口(10),所述下筒体(6)的壁体内设有c型夹套(602),所述c型夹套(602)与第三气口(601)互不连通,所述调高环(9)上连接有导线。
6.根据权利要求5所述的一种厚板激光火焰复合热切割割枪,其特征在于,所述上过渡板(2)上设有贯通区(209),所述贯通区(209)内侧设有延伸至上筒体(5)顶端穿线口(10)的内凹部(210),所述集成块(4)上连接有tg接头(401),所述导线穿过若干穿线口(10)、c型夹套(602)、内凹部(210)和贯通区(209)后与tg接头(401)连接。
7.根据权利要求1所述的一种厚板激光火焰复合热切割割枪,其特征在于,所述集成块(4)外侧固定有压座(407),所述预热氧铜管(403)和燃气铜管(404)顶端固定在压座(407)和集成块(4)之间,所述压座(407)和集成块(4)相对一侧均设有与预热氧铜管(403)和燃气铜管(404)配合的弧形口(406)。
8.根据权利要求1所述的一种厚板激光火焰复合热切割割枪,其特征在于,所述反流环(203)顶端设有外凸缘(211),所述法兰(202)底面轴心处设有与外凸缘(211)配合的定位口,所述反流口(205)设置在外凸缘(211)上,所述反流环(203)底端设有定位环(212),所述定位环(212)外径与上筒体(5)内径一致且与撑环(501)上表面贴合。
9.根据权利要求1所述的一种厚板激光火焰复合热切割割枪,其特征在于,所述割炬主体(1)和下筒体(6)连接处通过连接螺母(11)固定,所述瓷环(7)和割炬主体(1)连接处通过瓷环螺母(12)固定。
10.根据权利要求1所述的一种厚板激光火焰复合热切割割枪,其特征在于,所述法兰(202)、上过渡板(2)、下过渡板(3)、上筒体(5)、下筒体(6)、割炬主体(1)和瓷环(7)两两之间的连接处均设有密封槽和密封件。