本公开涉及在刺穿和切割工件时的等离子炬操作方法。
背景技术：
1、切割各种厚度的工件通常需要在沿着指定路径切割工件之前在工件上形成一个穿孔，以生产所需的工作产品。本领域仍然需要提供在形成穿孔期间防止电弧熄灭的等离子炬操作方法，在刺穿和切割操作之间提供有效的过渡，而不影响炬耗材的使用寿命或以其他方式影响自动化操作，和/或使废料的产生降到最低。
技术实现思路
1、公开了用于刺穿和切割金属工件的技术。这些技术可以体现为一种或更多种方法、装置、系统和/或非暂时性计算机可读存储介质。
2、根据至少一个实施例，本技术涉及一种使用等离子炬刺穿和切割工件的方法，该等离子炬包括电极、喷嘴和屏蔽件。喷嘴与电极的远端部分间隔开并围绕电极的远端部分以形成等离子气体流动通道，而屏蔽件与喷嘴的远端部分间隔开并围绕喷嘴的远端部分以形成屏蔽流动通道。该方法包括通过等离子气体流动通道输送等离子气体，同时电离等离子气体以产生在电极和工件之间延伸的等离子电弧。此外，屏蔽流体在第一压力下通过屏蔽流动通道进行输送。然后，当屏蔽流体在第一压力下通过屏蔽流动通道进行输送时，启动刺穿操作以使用等离子电弧在工件中产生穿孔。在进行刺穿操作一段时间后，屏蔽流体在高于第一压力的第二压力下被输送到屏蔽流动通道。在刺穿操作之后，执行切割操作以在工件中形成切口，该切口起始于穿孔的边界并远离该边界延伸。
3、除其他优点外，在刺穿期间增加屏蔽流体的压力可能会随着熔渣开始从穿孔中渗出或喷射而增加压力。也就是说，在刺穿期间增加屏蔽流体的压力可能会在熔渣开始形成时增加屏蔽流体压力。因此，增加屏蔽流体压力可能会将至少一些熔渣推入穿孔或推离穿孔，从而最大限度地减少或至少减少工件顶部存在的熔渣的量和/或高度。重要的是，如果工件顶部堆积了太多的熔渣，可能会损坏焊炬(例如堵塞喷嘴孔)和/或阻止自动操作检测到焊炬的间距(焊炬底部和工件顶部之间的距离)。例如，通常情况下，焊炬会接触工件以进行零位测量，但如果工件上堆积了大量熔渣，这种零位将是不正确的(并可能损坏焊炬)。此外，减少工件顶部上形成的熔渣量可以减少在刺穿和切割操作之间过渡焊炬所需的引入长度，因为焊炬不需要穿过或绕过大的熔渣坑来创建没有熔渣缺陷的切口。这也可以减少等离子炬产生的废金属量。
4、在这些实施例中的一些中，第一压力比第二压力低10％至50％。此外，在一些实施例中，第一压力线性地过渡为第二压力。或者，第一压力可以非线性地过渡到第二压力，例如通过阶跃、平滑过渡(例如指数过渡)或通过任何非均匀过渡(例如，通过尖峰、波动和/或阶跃，其在通常移动到增加到的压力时增加和减少)。也就是说，在某些情况下，在刺穿操作期间，屏蔽压力变化的幅度保持恒定，而根据其他实现，压力变化的大小随时间变化。不同的过渡曲线可以针对不同的刺穿方案进行定制，例如，如果在刺穿期间焊炬位置(以任何自由度)移动，并且每个过渡曲线都可以提供自己的优点。作为一个具体的示例，在刺穿期间逐渐增加屏蔽流体压力可能会随着刺穿深度的增加而逐渐增加屏蔽流体压力，并且可能是随着产生更多的熔融材料，从而在整个刺穿过程中防止/减少熔渣保持相对恒定。
5、在一些实施例中，本文所述的技术在切割操作的至少一部分期间将屏蔽流体保持在第二压力。当与刺穿期间的屏蔽流体压力增加相耦合时，在切割期间将屏蔽流体保持在第二压力可以减少和/或最小化穿过被切割和刺穿的工件的熔渣。更具体地说，如前所述，增加屏蔽流体压力可能会将熔渣推入或推离穿孔，从而最小化或至少减少刺穿期间工件顶部存在的熔渣的量和/或高度。然后，将屏蔽流体压力保持在增加的压力下可以确保在远离刺穿的切割过程中，熔渣继续被推入和/或穿过工件。
6、此外，在一些实施例中，本文所述的技术在刺穿操作期间以第三压力通过等离子气体流动通道输送等离子气体，并在切割操作期间以低于第三压力的第四压力下通过等离子气体流动通道输送等离子气体。在这些情况中的至少一些情况下，等离子气体的压力也从低于第三压力的压力逐步上升(ramp up)到第三压力。从和/或到第三压力的逐步变化可以在刺穿操作之前或期间。例如，在以第二压力将屏蔽流体输送到屏蔽流动通道之前，等离子气体的压力可能会逐步上升。或者，等离子气体逐步变化可以与屏蔽流体从第一压力到第二压力的逐步变化在时间上同步地开始，但以仍然导致屏蔽流体压力逐步变化滞后于等离子气体逐步变化的方式开始。在任何情况下，等离子气体的压力都可以以线性或非线性方式逐步上升。
7、因此，本技术可以实现本文讨论的优点(例如，除渣优点)，并结合题为“methodsfor operating a plasma torch(等离子炬操作方法)”的美国申请16/731,455中讨论的优点，该申请的全部内容通过引用并入本文。例如，本文提出的技术可以为刺穿技术提供除渣/预防优势，刺穿技术通过在刺穿过程中使用升高的等离子气体压力来实现电弧动量功率的增加。事实上，本技术中提出的技术可能特别适合于利用升高的等离子气体压力的刺穿操作，因为这种刺穿操作可能会在穿孔形成过程中导致更多的熔融金属从刺穿中排出(例如，由于电弧的更高撞击力)。
8、根据另一实施例，本文所述的技术涉及一种使用等离子炬刺穿和切割工件的方法，该等离子炬包括电极、喷嘴和屏蔽件。喷嘴与电极的远端部分间隔开并围绕该电极的远端部分以形成等离子气体流动通道，而屏蔽件与喷嘴的远端部分间隔开并围绕该远端部分以形成屏蔽流动通道。该方法包括在至少第一时间和第一时间之后(即,以后)的第二时间期间，通过等离子气体流动通道输送等离子气体并电离等离子气体以产生引导电弧。在第一时间，屏蔽流体在第一压力下通过屏蔽流动通道输送。在第二时间的至少一部分期间，屏蔽流体在大于第一压力的第二压力下通过屏蔽流动通道输送。在刺穿操作之后，执行在工件上形成切口的切割操作，该切口起始于穿孔的边界并远离该边界延伸。在切割操作期间，屏蔽流体以基本等于或大于第二压力的屏蔽切割压力通过屏蔽流动通道输送。
9、至少因为在切割操作期间，屏蔽流体在基本等于或大于第二压力的屏蔽切割压力下被输送到屏蔽流动通道，该方法可以减少和/或最小化穿过被切割和刺穿的工件的熔渣。因此，这种方法可以实现上述与熔渣最小化相关的优点。此外，该方法可以执行或包括上述任何操作或特征，并可以实现与之相关的优点。
10、此外，在一些实施例中，刺穿操作跨越第二时间和第三时间，并且该方法还包括在第三时间期间，在不同于第一压力、第二压力或第一压力和第二压力两者的第三压力下通过屏蔽流动通道输送屏蔽流体。在某些情况下，第二时间先于第三时间，第三时间压力大于第二时间压力。或者，第二时间可以先于第三时间，并且第三压力可以低于第二压力。此外，在一些实施例中，刺穿操作跨越第二时间、第三时间和第四时间，并且在第四时间期间，屏蔽流体在第四压力下通过屏蔽流动通道输送。第四压力可以不同于第一压力、第二压力、第三压力或第一压力、第二压力和第三压力的任意组合。此外，在某些情况下，屏蔽流体以交替的方式在第一压力和第二压力下被输送到屏蔽流动通道。因此，可以实现不同的屏蔽流体方案，并针对不同的刺穿方案进行定制，例如，如果在刺穿过程中焊炬位置(以任何自由度)移动。每种方案都可以提供自己的优点和/或最适合不同的等离子压力和/或电流方案。
11、此外，在一些实施例中，在基本上所有的第二时间内，屏蔽流体在第二压力下通过屏蔽流动通道输送。例如，屏蔽流体可能在刺穿启动时逐步变化，并在刺穿操作和切割操作期间保持在逐步变化水平。附加地或替代地，第一压力和第二压力中的每一个都可以低于屏蔽切割压力。或者，第二压力可以基本等于屏蔽切割压力。
12、根据附图和详细描述，这些和其他优点和特征将变得显而易见。
1.一种使用等离子炬刺穿和切割工件的方法，所述等离子炬包括电极、喷嘴和屏蔽件，所述喷嘴与所述电极的远端部分间隔开并围绕所述电极的远端部分以形成等离子气体流动通道，所述屏蔽件与所述喷嘴的远端部分间隔开并围绕所述喷嘴的远端部分以形成屏蔽流动通道，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一压力比所述第二压力低10％至50％。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一压力线性地过渡为所述第二压力。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一压力非线性地过渡为所述第二压力。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述刺穿操作期间，所述等离子气体的压力从低于所述第三压力的压力逐步上升到所述第三压力。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述第二压力下将所述屏蔽流体输送到所述屏蔽流动通道之前，所述等离子气体的压力逐步上升。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述等离子气体的压力与所述屏蔽流体从所述第一压力到所述第二压力的逐步变化同步地逐步上升。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述等离子气体的压力以线性方式逐步上升。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述等离子气体的压力以非线性方式逐步上升。
12.一种使用等离子炬刺穿和切割工件的方法，所述等离子炬包括电极、喷嘴和屏蔽件，所述喷嘴与所述电极的远端部分间隔开并围绕所述电极的远端部分以形成等离子气体流动通道，所述屏蔽件与所述喷嘴的远端部分间隔开并围绕所述喷嘴的远端部分以形成屏蔽流动通道，所述方法包括：
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述刺穿操作跨越所述第二时间和第三时间，并且所述方法还包括：
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二时间先于所述第三时间，并且所述第三压力大于所述第二压力。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二时间先于所述第三时间，并且所述第三压力低于所述第二压力。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述刺穿操作跨越所述第二时间、所述第三时间和第四时间，并且所述方法还包括：
17.根据权利要求12所述的方法，其中，在基本上全部所述第二时间期间，所述屏蔽流体在所述第二压力下通过所述屏蔽流动通道进行输送。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一压力和所述第二压力中的每一个都低于所述屏蔽切割压力。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二压力基本上等于所述屏蔽切割压力。
20.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述刺穿操作期间，所述屏蔽流体以交替的方式在所述第一压力和所述第二压力下被输送到所述屏蔽流动通道。
