金属铸造行业的盈利能力依赖于识别提高效率的机会。制造业向大型高压压铸（large high-pressure die casting HPDC）、大型零件和多腔模具的趋势带来了去除浇口材料的复杂性。这一趋势在包括汽车在内的各个行业都很明显，汽车行业正在迅速采用巨型和巨型铸造技术。
巨型铸造需要在一次浇注中创建大型零件，这消除了更昂贵、更耗时的传统焊接钢结构零件。这项创新不仅减轻了车辆重量，还提高了燃油效率，满足了对更高效的电池电动和内燃机日益增长的需求。
一旦一个零件铸造出来，无论是采用何种成形工艺，都必须去除多余的材料，如内浇道、横浇道、直浇道、溢流口和余料（biscuits，指压铸后残留在压室或浇口套中的圆饼型金属料）。机器人等离子切割技术——现代金属铸造操作的游戏规则改变者。传统的去除浇口的方法不再那么有效，等离子的灵活性为铸造厂和铸造操作提供了显著的改进，提供了竞争优势。
等离子切割的独特之处
等离子切割是一种金属切割工艺，与其他切割技术相比具有几个明显的优势：
1)精度高。等离子切割采用电离气体（等离子体）的聚焦射流，以极高的精度切割导电材料。与可能导致显著热变形的传统火焰切割不同，等离子切割可产生更平整的边缘和卓越的尺寸控制。
2)速度快。电弧产生的强烈热量会迅速熔化金属，使等离子切割成为各种应用的有效选择。
3)通用性强。该技术可以应用于多种材料，包括钢、不锈钢、铝和铜。它擅长切割厚度6~200 mm碳钢。
4)切割面干净平整。等离子切割不会像氧气切割那样产生金属碎片，从而产生更清洁更平整的边缘，和需要最少的切割后的清理工作。
切割大型铸件的需要
铸件通常具有复杂的内浇道、横浇道和溢流口，这都需要去除。传统方法，如打磨、剪切压力机或机械加工，带来了重大挑战。修剪压力机的成本高昂，操作和维护成本同样高昂，而加工中使用的锯片难以紧贴铸件、难以在更高的温度下切割和难以处理可燃铝粉末。
美国铸造协会公司成员海宝股份有限公司（Hypertherm Inc.）的等离子体切割技术提供了更高效、可扩展和经济的解决方案。机器人等离子切割炬（Robotic plasma cutting torches）正在全球范围内迅速部署，以有效地修剪铸件上的这些复杂特征。
大型铸件等离子切割工艺
机器人等离子切割单元提供了一种灵活、适应性强和可扩展的解决方案。安装在工业机器人上的等离子炬可以在单个单元内有效地处理各种铸造设计。等离子切割对间隔高度相对不敏感，使其成为复杂零件和大规模生产的理想选择。高压铸造铝合金的力学性能对冷却速率基本不敏感，使其非常适合像等离子弧切割这样的热切割工艺。
机器人在等离子切割中的作用
机器人等离子切割单元为铸件修整提供了一种强大而灵活的解决方案。铸件可以固定下来进行切割，也可以用机器人将铸件送至等离子炬切割。这些单元通常包括一个带抽除烟雾的外壳，以及用于清除废料的流槽和输送机。
等离子切割炬被设计为安装在机器人手臂上，带有与机器人控制器通讯的电源。该技术对等离子炬和铸造表面之间的间隙高度相对不敏感，通常保持6~7 mm的间隙。该功能最大限度地减少了切割炬和铸件的碰撞，减少了停机时间和系统维修。
对于2~10 mm厚度范围内的铸铝零件中的修剪内浇道、横浇道和工艺孔，通常使用85A-105A等离子切割系统。这些系统的特点是切割炬尺寸小，能更贴近铸件切割。
配备海宝（Hypertherm）Powermax SYNC等离子切割系统的机械臂
（机械臂和割炬角度大于90度）
简化的耗材更换
传统上，等离子切割系统使用由五个不同部件组成的耗材，这些部件需要手工组装。这个过程很耗时，容易出现人为错误。海宝（Hypertherm）最近在等离子弧切割技术方面取得的进步，推出了可接受单件盒式（single piece cartridge format）耗材的割炬。这种创新的设计使机器人单元内的自动消耗更换成为可能，从而消除了停机时间。
单件盒式（Single-Piece Cartrige）优点
1.自动化功能。具有内置射频识别智能和先进的割炬通讯功能，单件盒式耗材允许进行性能分析，包括启动、传输和电弧准时开启。
2.快速工具更换。这项专利技术便于快速更换工具，几乎消除了停机时间。
3.智能通信。单件耗材向割炬上的电源发出关于盒类型的信号，从而优化了系统性能。
4.自动调整。切割系统自动设置正确的电流和气体水平，减少了操作员干预的需要。
5.经济高效且可回收。单件盒式设计既经济又环保，为现代制造业提供了可持续的选择。
海宝（Hypertherm）的技术在大批量生产和高度混合制造环境中都是可行的。此外，制造中的等离子体足迹可能只是修剪压力机使用的空间的一小部分，并且有便携式选项可以补充固定的生产单元。
在铸造厂应用等离子技术没有最小或最大的铸件尺寸限制——可用性取决于许多因素，包括零件形状、模具设计和修剪规范。然而，对于大中型零件，等离子修剪非常有效。
通过利用等离子切割的独特优势，汽车行业的铸造供应商可以实现更高的效率、更低的成本和更高的产品质量，为未来的进步和可持续性做好准备。
来源：《铸造》杂志202409期
编辑：于浩
校对：刘冬梅
审核：曲学良
原文译自Modern Casting : August 2024 p42-43，刘金城译
编辑部：刘冬梅
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