直流等離子弧切割炬的優(yōu)化和設計.pdf

1、將電弧強迫集中、“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15000-30000℃，現(xiàn)有的任何高熔點金屬和非金屬材料都可以被等離子弧熔化。選取適當?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。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用是整套切割設備運行中的主要成本。在等離子切割機的各項性能中，消耗品的壽命已成為用戶最關心的問題。為解決此問題，對電弧的物理特性(諸如等離子體的溫度場速度場等)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比較困難。所以自上世紀80年代以來，隨著高速電子計算機的發(fā)展，采用數(shù)值模擬方法對電弧的物理過程進行數(shù)值模擬成為了一種經(jīng)濟、有效的研究手段，許多二維和三維的數(shù)值模擬研究結果相繼發(fā)表

3、。但絕大多數(shù)對電弧的數(shù)值模擬都是以電弧焊(如TIG焊)為研究對象，而較少對等離子切割電弧進行研究。
　　 鑒于此，本文嘗試以轉移型等離子切割電弧為研究對象，利用ANSYS軟件強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算出了電弧的，從數(shù)值模擬的角度對等離子切割電弧的磁流體特性有了感性的認識。并在此基礎上著重分析了陰極尺寸、錐角和噴嘴等參數(shù)對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