直流等離子弧切割炬的優(yōu)化和設(shè)計(jì).pdf

1、將電弧強(qiáng)迫集中、“壓縮”，就可以獲得一種比電弧溫度更高、能量更集中的熱源——等離子弧。等離子弧的溫度高達(dá)15000-30000℃，現(xiàn)有的任何高熔點(diǎn)金屬和非金屬材料都可以被等離子弧熔化。選取適當(dāng)?shù)囊?guī)范，可以使等離子弧的焰流具有很高的流速，產(chǎn)生很大的機(jī)械沖刷力。這種等離子弧用作切割顯示出許多其他火焰切割(氧-乙炔切割、電弧切割)所不具備的優(yōu)點(diǎn)。它能切割不銹鋼及有色金屬和非金屬等一般氧-乙炔焰不能切割的材料。
　　 等離子切割炬中的電

2、極、噴嘴等消耗品的更換費(fèi)用是整套切割設(shè)備運(yùn)行中的主要成本。在等離子切割機(jī)的各項(xiàng)性能中，消耗品的壽命已成為用戶最關(guān)心的問題。為解決此問題，對(duì)電弧的物理特性(諸如等離子體的溫度場(chǎng)速度場(chǎng)等)的了解顯得尤為重要。而由于割炬中等離子體流高溫、高速等特性，它的一些特性的檢測(cè)比較困難。所以自上世紀(jì)80年代以來，隨著高速電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，采用數(shù)值模擬方法對(duì)電弧的物理過程進(jìn)行數(shù)值模擬成為了一種經(jīng)濟(jì)、有效的研究手段，許多二維和三維的數(shù)值模擬研究結(jié)果相繼發(fā)表

3、。但絕大多數(shù)對(duì)電弧的數(shù)值模擬都是以電弧焊(如TIG焊)為研究對(duì)象，而較少對(duì)等離子切割電弧進(jìn)行研究。
　　 鑒于此，本文嘗試以轉(zhuǎn)移型等離子切割電弧為研究對(duì)象，利用ANSYS軟件強(qiáng)大的耦合分析功能分別通過建立切割電弧的二維和三維模型計(jì)算出了電弧的，從數(shù)值模擬的角度對(duì)等離子切割電弧的磁流體特性有了感性的認(rèn)識(shí)。并在此基礎(chǔ)上著重分析了陰極尺寸、錐角和噴嘴等參數(shù)對(duì)切割氣流和等離子電弧溫度的影響。比較了五種鎢極形狀和不同噴嘴孔徑的等離子流體速