时间线|什么是等离子电弧，具备哪些优势呢? 行星|恒星

文章图片

金属板的弯曲成形是实际工业生产中最常见的工艺方法之一，通常需要模具来完成。但模具设计周期长，制造成本高。对于一些形状复杂、精度要求高、批量小的产品，既不经济，又难以保证质量和工期。近年来发展起来的薄板柔性成型技术，由于用热应力代替机械力成型工件，不使用模具，大大降低了加工成本，节省了加工时间，适用于单件小批量生产和在线修复，因此越来越受到国内外许多专家学者的重视。
等离子激光成形的优点是能量集中，成形精度高。但是在以下问题:激光加工设备成本和运行成本高；激光设备能量转换率低，能量损失大；对于许多金属和合金材料，需要对表面进行预处理，以提高能量吸收率。
这在一定程度上限制了激光弯曲成形应用的灵活性。因此，从经济角度来看，激光成形技术更适合中小型零件或精密零件的成形，限制了大型零件或厚板的成形应用。这些限制本质上是由激光束作为热源引起的，所以这些问题可以通过寻找替代热源米来解决。研究发现，非转移等离子弧可以满足薄板柔性成型对热源的基本要求。
等离子电弧能量密度高，可控性好；等离子电弧加热的能量转换率约为85% ，远高于激光的5%~10%；等离子电弧加工装置的成本仅为激光加工装置的5%~10%；而且在等离子电弧加工过程中，薄板表面的状况对能量吸收影响不大，所以与激光加工相比，不需要预涂层，薄板吸收的能量可以更精确地控制。这些都说明等离子电弧作为金属板的成型热源具有优势。
接下来，我们将重点分析等离子电弧的弯曲机理。
当材料加热不均匀时，材料内部会产生热应力。如果热应力超过材料的屈服极限，材料可能会产生永久的塑性变形。等离子电弧柔性成形技术是利用等离子电弧扫描板材表面沿厚度方向可控不均匀温度场所产生的热应力来实现成形的一种方法。
等离子弧的柔性成形是一个非常复杂的弹塑性变形过程，其加工机理非常复杂。一般认为，等离子弧的柔性成形有两种基本的变形形式:正向弯曲和反向弯曲。
【时间线|什么是等离子电弧，具备哪些优势呢?】正向弯曲分为加热和冷却两个过程。在加热过程中，高能量密度的等离子电弧作用于待弯曲的板材，使影响部位上表面的材料温度在短时间内急剧上升；但由于远离上表面的材料没有直接照射，附近的温度在这一短时间内没有太大变化，使受影响部分在板厚方向形成较大的温度梯度。由于上表材料温度高，热膨胀大，屈服极限低，导致压缩塑性变形不均匀，形成材料堆积:下表面材料温度低，屈服极限高，基本不产生或只产生小的压缩塑性变形:因此，加热结果使板材与等离子电弧方向相反弯曲。