等离子的发展史及原理

海宝━━世界一流的等离子切割技术领路人

等离子切割的历史

新技术发展领域的里程碑

Hypertherm,Incorporated

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等离子切割技术的重要日程表

1950年TIG焊接（钨极惰性气体保护焊）

1957年传统等离子切割，使用“干式”弧压缩技术。1962年双气流等离子弧，在喷嘴周围引入辅助的气体保护。1963年空气等离子切割。

1965年水屏蔽等离子切割，用水代替保护气。

1968年水射流等离子切割，用水增加电弧压缩。

1972年水消音器和水台，在等离子切割过程中降低噪声、烟尘和有毒烟雾。

1977年水下切割，进一步减少噪声和污染。

1980年低电流空气等离子切割，使等离子弧切割成为一种新行业。

1983年氧气等离子切割，提高了切割碳钢的切割速度和切割质量。

1985年氧喷射等离子切割，用氮气作等离子气，而且在喷嘴下游注入氧气。

1989年深水等离子切割，允许在水下10-15米进行切割。

1900年1900年更长寿命氧气易损件。

高密度等离子切割，切割质量和切割速度可以同激光相比美。

Hypertherm, Inc

（原文第2页）等离子——物质的第四态

等离子的一般描述是：它是物质的第四态。我们一般认为物质的三种形态是固态、液态、和气态，对于众所周知的物质━━水来说，这三种形态是冰、水和水蒸汽。这三种形态之间的重要差异与能级有关。如果我们以加热的形式给冰增加更多的能量，冰就会融化，结果就产生了水━━一种液体。如果我们给水增加更多的能量，它就会汽化成水蒸汽的形式，给水蒸汽再增加足够的能量，水蒸汽中的水分子就会分解成氢原子和氧原子。

通过给气体增加更多的能量，我们发现气体在温度和导电性方面的性能有了本质的改变。这个过程我们称为电离，在气体原子中的自由电子和正离子分解了。当出现这种现象时，由于自由电子具有运载电流的能力，现在已经成为等离子的这种气体因而具有了导电性。适用于金属导电的许多原理也适用于等离子。例如：如果金属的载流截面变小，电阻就会生高，这就需要更高的电压迫使相同数量的电子通过这个截面，金属的温度就会生高。这种规律也同样适用与等离子气体，即截面面积越小，等离子的温度越高。在等离子弧发展的历史回顾当中，我们将沿着带有气体流的等离子弧的发展历程进行介绍，这实质也就是“等离子切割过程”。

（原文第3页）等离子弧工艺的发展

在1941年，美国国际工业，特别是飞机制造业正在寻找焊接轻金属的最佳方法。在这项探索的努力过程中，诞生了一种新的焊接工艺─—使用电弧来熔化金属，并用一种惰性气体保护在电弧周围，而用熔融金属的熔池来取替空气，以防止熔融金属为周围环境内的空气氧化。这种新工艺“TIG”（钨极惰性气体保护焊）对于具有非常特殊要求的高质量焊接来说似乎是最佳的解决办法。由于这种焊接工艺成为氩气和氮气这类气体的重要用户，对这种新应用最感兴趣的工业界最终成为这类工业气体的制造商。这些工业气体公司，特别是联合碳化物公司的林德分部积极致力于“TIG”工艺的研究工作并且取得了成功，“TIG”工艺又叫做“氩弧”或“氦弧”。今天，这种工艺也叫“GTAW”（气体钨极电弧焊）。

到1950年，“TIG”已牢固地确立了其作为对特殊材料进行高质量焊接的新焊接方法的地位。随着TIG工艺的进一步发展，联合碳化物公司焊接研究所的科学家和工程师们发现，当他们缩小使惰性气体从TIG割炬的电极（负极）向工件（正极）喷射的气体喷嘴时，这种开放的TIG电弧的性能可以极大地改变。缩小的喷嘴口压缩了电弧和气体，这样就提高了电弧的速度和温度。电弧的温度和电压明显地升高了，由于其高速，电离的和未电离的气体的冲力就除去了熔池。代替焊接，等离子喷射流切开了金属。

（原文第4页）在图3中，在200安培时在氩气中的两种喷射气体正在喷射。等离子喷射流仅仅是被3/16英寸（4.8mm）直径的喷嘴口适度地压缩了，但是却以双倍的电压运行，而且产生了比相应的TIG电弧热得多的等离子弧。如果相同的电流穿过开口更小的喷嘴，温度和电压就升高了。同时，从喷嘴出来的气体的更高动能排斥掉熔化金属，从而产生了一个切口。等离子切割弧明显地要比图2所示的TIG电弧温度更高。因为在等离子割炬喷嘴里的高速气流在电弧和喷嘴壁之间形成了一个未电离气体的冷却层，这样就允许更高程度的电弧压缩，因而就可能产生更高的温度。使等离子气体形成涡流可以进一步提高这个冷却层的厚度。涡流运动迫使更多、更冷的未电离气体沿径向向外喷出，并且形成更厚的冷却层。大多数等离子切割割炬使切割气体形成涡流以获得最大的电弧压缩和喷嘴保护。

转移型和非转移型

等离子喷射流既能以转移型电弧运行，即电流在等离子割炬电极（负极）和工件（正极）之间流动，也能以非转移型电弧运行，即电流在电极和割炬喷嘴之间流动。两种运行方式在图4中有图例说明。

（原文第5页）虽然这两种运行方式都有高温等离子气流从喷嘴涌出，但是转移型总是用于等离子切割中，因为当电弧和工件有电接触时输入到工件的可用热量能得到更有效的应用。改变等离子射流的特性

改变气体类型、气体流速、弧电流、弧电压和喷嘴尺寸可以极大地改变等离子射流的特性。例如：如果采用低气体流速，等离子喷射流就成了低喷射速度下理想焊接的高集中热源。相反地，如果充分加大气流速度，那么等离子的喷射速度就会大到足以吹除由热等离子弧所熔化的金属并且切穿工件。

传统的等离子弧切割（1957年）

由传统“干式”弧压缩技术产生的等离子喷射是在1957年由联合碳化物公司的“林德分部”引入的。同年，罗伯特·基德博士获取了专利，这使得联合碳化物公司在这项技术上有效垄断达17年。这种技术可用于以相对高的速度切断任何金属。板厚可从薄板到厚达10英寸（250mm）的板材。切割厚度最终决定于割炬的载流容量和金属的物理性能。电流容量为1000安培的大功率机用割炬可切透厚达10英寸（250mm）的不锈钢和铝板，然而，在大多数工业实际应用中，板厚很少超过两英寸（50mm）。在这种板厚范围内，

（原文第6页）传统等离子切割的切口通常有坡口，而且切口的上部边缘呈圆形。这是因为当电弧穿过切口时，切口上部的热能消耗相对多、喷射速度消散相对快，从而形成了一个正切割角。如图3所示，这种热量和速度的不平衡可通过把割炬尽可能地靠近工件并且应用弧压缩原理而减少。增加弧压缩使得电弧的热量分布伸展开并更均匀。相应地，切口变得更为方正。但是，传统喷嘴的压缩受到因增大喷嘴压缩而趋向于产生两个连接的电弧的不良现象的限制，一个电弧位于电极和喷嘴之间，另一个电弧位于喷嘴和工件之间。

这种现象称为“双弧”，它会损坏电极和喷嘴。“双弧”严重地限制了等离子切割质量可以改进的程度。自从50年代中期等离子弧工艺的引入以来，相当多的研究曾致力于增加弧压缩而不产生双弧。那个时期应用的等离子弧切割现在称为“传统等离子切割”。如果用户正在切割多种类的和不同板厚的金属，传统等离子切割会很繁琐。例如：如果使用传统等离子工艺切割不锈钢、低碳钢和铝，需要使用不同的气体和气体流量以求在上述三种金属上都获得最佳切割质量。虽然传统等离子切割从1957年到1970年居于主导地位，但这种工艺常常需要非常昂贵的氩氢混合气。

（原文第7页）双气流等离子弧（1962年）

双气流技术是在1963年由Thermal Dynamics Corporation（公司名称）和詹姆士·布朗宁（TDC的主席）发展和申请专利的。它涉及到传统等离子切割工艺的轻微改动。本质上，它包含有传统等离子弧切割的相同性能，只是在等离子喷嘴周围增加了另一种保护气体。通常，在双气流操作中，切割气或叫等离子是氮气，而保护气是按照所切割的金属而选择的，使用的典型保护气切割低碳钢时用空气或氧气，切割不锈钢时用二氧化碳，而切割铝时用氩氢混合气。

这种技术在切割低碳钢时切割速度还是要比传统切割快一些，然而，对于许多应用来说切割质量是不十分令人满意的。

在切割不锈钢和铝材时的切割速度和切割质量在本质上和传统工艺是相同的。

这种方法的主要优点是喷嘴可以被隐藏在如图7所示

（原文第8页）的陶瓷气罩或保护罩内，阻止喷嘴和工件接触，并且减少了“双弧”发生的趋势。保护气也覆盖了切割区域，改进了切割质量和切割速度，还能冷却喷嘴和护罩。

空气等离子切割（自从1963年以来）

空气等离子切割是在60年代早期引入用于切割低碳钢的。空气中的氧气与熔化钢板的放热反应可以提供额外的能量。与使用氮气进行等离子切割相比较，这种额外的能量可提高切割速度达25%左右。虽然这种工艺可用于切割不锈钢和铝，但是在这些材料上的切口氧化程度很严重。并且如果没有研磨这类辅助操作，在许多应用上是无法令人接受的。空气切割的最大问题一直是等离子割炬电极的迅速烧蚀。因为如果切割气体中含有氧气，钨电极在几秒钟内就会烧蚀，所以要求使用锆、铪或铪合金制成的特殊电极。即使使用这些特殊材料，使用空气等离子切割的电极寿命要比传统等离子切割的电极寿命短得多。

（原文第9页）虽然在二十世纪六十年代，在美国和西方世界里不采取空气等离子切割，但是因为由Manfred Von Ardenne所开发的“Feinstrail Brenner”（产生压缩的割炬）的引入，并在东欧取得了稳定的进展，这种技术先在俄国，最后在日本被采用。主要供应商是东德的Mansfeld。在日本的几个造船厂是空气等离子切割设备的早期用户。但是，电极寿命相对短，并且研究表明工件切口的金属含有高百分率的氮，这使得在随后的焊接时导致了孔隙率。

（原文第10页）水屏蔽等离子切割（1965年）

水屏蔽等离子切割与双气流是类似的，只是用水代替了保护气。由于水提供了冷却效应，切口外观更好和喷嘴寿命更长。由于水不产生额外的弧压缩，切口的方正度（垂直度）、切割速度和挂渣积累与双气流等离子切割相比并没有多少提高。

水射流等离子切割（1968年）

早些时候曾指出切口质量的关键是在阴止“双弧”的同时增加弧压缩。在水射流等离子切割工艺中，水以均匀的方式径向地喷射到电弧里，如图10所示。水对电弧的径向冲击提供了比只使用铜喷嘴所能产生的更高程度的弧压缩。估计在这个区域内电弧温度接近50000°K或者粗略地说是太阳表面温度的九倍，并且比传统等离子弧的温度高两倍多。

（原文第12页）结果是，在切割低碳钢时提高了切口的方正度，增加了切割速度，消除了挂渣。在1968年，海宝公司的总裁Richard W.Couch Jr改进了径向水射流弧压缩技术并申请了专利。

用水压缩弧的另一种方式是在电弧周围形成一个水的旋涡。应用这种技术，弧的压缩取决于产生一个稳定的水旋涡所需的涡流速度。高涡流速度产生的离心力趋向于压扁顶着电弧的环形水膜，因此，可产生比使用径向水喷射更小的压缩作用。与先前所描述的传统工艺不同的是应用水射流等离子切割时只使用一种气体━━氮气就能在所有金属上都获得最佳切割质量。这种单一气体需求使得这种工艺应用起来更加经济方便。实际上，由于氮气从电弧到工件的导热能力极好，所以它是理想的等离子气。当氮气原子在工件处重新结合时，氮气在离解和电离时所吸收的热能就释放出来了。尽管在水冲击电弧的位置处温度极高，却只有不到10%的水汽化了，剩余的水以锥形雾状的形式从喷嘴喷出，它冷却了工件的上表面。这种额外的冷却阻止了在切口表面上氧化物的形成，并且在热负荷最大的位置有效地冷却了喷嘴。

在水喷射区域弧压缩的原理是在等离子喷射和喷射水之间开成一个水蒸汽的绝热层。（这个水蒸汽层“椴树层”和允许一滴水在一张热金属板上四处飘荡而没有立即汽化是相同的原理。）

（原文第13页）因为水蒸汽层把喷嘴从电弧的高温中隔绝出来，并且水在最大弧压缩和最

大弧热量的位置处也冷却和保护了喷嘴，水蒸汽层提供的这种保护也收起了一场独特的设计革命：喷嘴的整个下部可以用陶瓷制成。因此，实际上消除了“双弧”（喷嘴过早消耗和毁坏的主要原因）现象。

切口边缘的一个重要特点是割缝的右边方正而割缝的左边稍微倾斜。这不是由水喷射引起的，而是由等离子气的顺时针涡流引起的。这种顺时针涡流使得更多的弧热量消耗在割缝的右边。当切割气体呈涡流状时，使用传统“干式”切割，存在着上述的切口不对称性。这意味着需要正确地选择行进方向，以便在工件的正确一侧产生方正的切口。

（原文第14页）在图14中，显示的圆环的外侧切口是顺时针方向切割而成的，顺时针方向在工件右侧切出方正切口。类似地，内侧切口是由逆时针方向切割而成的，从而在圆环的内侧切出方正切口。可选用一个逆时针涡流环把气流涡流的方向反过来，因此，逆时针涡流环能够在切口左侧产生一个良好切口。如果双割炬切割系统必须同时切割镜像端口，就可以应用这种方法。

水消音器和水台（1972年）

由于等离子弧工艺是一个高达50000°K的高集中热源，以下一些负面效应是需要克服的：

①在最大弧电流时，等离子切割产生的噪声远超过工作地区通常允许的噪声等级，因此

需要听力保护。

②在工作地区产生烟尘和可能有毒的烟雾，因此要求良好的通风。

③紫外线辐射可导致皮肤和眼睛的烧伤，因此要求保护性服装和深色眼镜。

（原文第15页）这些负面效应使得等离子弧工艺在工作环境方面要求很高，因此必须找到某种方法来解决这些问题。

在1972年，海宝公司引入了水消音器和水台污染控制系统并申请了此项专利，这些技术控制了等离子弧切割时的潜在危险影响。

水消音器

和水台一起使用时水消音器系统在割炬的周围建立了一个高流速的水屏蔽，它有以下的优点：

①通过水幕的消音作用，等离子弧的高噪声水平大大地降低了。

②烟尘和有毒烟雾被封闭在水屏蔽区域内，屏蔽起到了一个水除尘器的作用，吸收了切

割时在水中产生的颗粒。

③电弧产生的强光减少到对眼睛不十分危险的程度。

④在水里放入适当的染料，可减少紫外线辐射。

水台

位于工件下方的水台的蓄水器封闭了从切口底部发出的高强度噪声，也吸收了烟尘颗粒。

水下切割（1977年）

在欧洲试图进一步减少等离子弧噪声水平和消除烟尘的努力最终产生了水下切割。使用100安培以上切割电流的大功率等离子切割系统十分广泛地应用这种方法，今天许多大功率等离子切割系统都使用水下切割。

对于水下等离子切割，工件浸入水下大约2－3英寸，并且在等离子割炬沉入水中时进行切割。烟尘和噪声水平以及电弧的强光明显地减少了。这种切割方法的一个负面影响是切割时不能观察到工件，而且切割速度降低了10－20%左右。此外，操作者不能够从电弧的声音觉察到切割过程是否正在正确地进行，也不能观察易损件能否产生良好质量的切口。

最后，在水下切割时，在切割区域周围的一些水被分解为氧气和氢气，而且游离的氧气倾向于与来自切口的熔化金属（特别是铝和其它轻金属）结合以形成金属氧化物，留下浮在水里的游离氢气。当槽内的这部分氢气在工件的下方聚集成气囊时，当等离子火焰重新点燃时，就发生了小爆炸。因此在切割这类金属时水需要不断地搅动。

（原文第16页）水下水消音器

在水下切割普及的基础上，在1986年海宝公司设计并且申请了专利━━水下消音器，它在割炬周围注入空气，设立了一个可以在其中进行切割的气泡。这叫做空气注入水下切割工艺，这种工艺最常用于高达260安培的氧气切割，使用这种工艺不仅提高了切割质量，而且产生了由水线和“在空气中”等离子切割技术所实现的正常高切割速度。

低电流空气等离子切割（1980年）

在1980年西半球的等离子弧切割设备生产商引入了使用空气作为等离子气的设备，特别是用于低电流等离子切割系统。在1983年早期，Thermal Dynamics公司首创了PAK3而SAF公司则引入了TIP CUT，这两个系统都获得了巨大的成功，一个在美国，另一个在欧洲。这开辟了等离子弧切割的新纪元，在80年代将等离子切割的世界市场范围增加了大约50倍，并且出现了许多新的制造商。等离子弧切割终于以金属切割的一种新方法为人们所接受，而且被认为在现代金属制造工业的所有部门都是一种重要工具。

随着越来越激烈的竞争，在等离子弧切割工业获得新的推动力的作用之下，产生了许多使这种工艺更方便使用的全新改进技术。这种工艺变得更可靠，操作技术更简单。使用固态一次和二次逆变器技术的电源设计不仅改进了电弧性能并且减少了系统的重量和尺寸。海宝公司通过下列专利技术做出了其它贡献，如反吹(或接触起动)割炬消除了高频电弧启动，空气注入屏蔽喷嘴在金属穿孔时可保护前端部件。

氧气等离子切割(1983年)

由于切割钢板的传统方法是氧炔工艺，开发等离子弧切割的工程师们从一开始就试图用氧气作为等离子气，这是合乎逻辑的。然而，电极顶部的极度高温和纯氧的使用，使得所有已知的电极材料都迅速解体，因此要么无法进行切割，要么只能进行非常短时间的切割，这使得无法用氧气作为等离子气体。因此氧气切割在等离子切割技术发展的早期未被采用。在1970年早期，发现了一种工业可利用的形式的铪和锆，它能抗拒在氧气等离子弧切割中因高温而导致的电极材料快速解体。氧气作为一种等离子气体再次引起人们的极大兴趣。

(原文第17页)海宝公司接受了这项挑战并且认真地开始研究和发展。1983年，公司成功地完成了一项割炬的改进设计，使得使用氧气作为等离子气体成为可能，获得了水射流氧气等离子弧切割的一项专利，氧气等离子切割成为等离子弧切割技术的最新发展。氧气等离子切割满足了大范围、无挂渣、高切割速度切割所需要的条件，在较低电流水平操作时，可提高切割速度高达30%，并且产生光滑、方正和更柔软的切口边缘。这种生成的切口边缘更容易进行弯曲或焊接加工。所有钢板，包括高硬度低合金钢在内，现在用这种新技术都可以进行无挂渣切割。

关键问题还是电极寿命短，即使在使用铪时，电极寿命还是有限的。然而，用氧气切割的钢板的切割质量是极好的，大多数终端用户发现如果可以接受更短的电极寿命，那么氧气切割可获得更高的切割速度和更好的切割质量。使用氧气等离子切割实际上消除了在氮气切割以后所进行的昂贵的挂渣清除工作。

氧注入等离子切割(1985年)

氧注入等离子切割通过使用氮气作为等离子气体并且在喷嘴出口的下游注入氧气（如图15所示），从而解决了电极寿命短的问题。这种工艺仅用于低碳钢，稍稍提高了切割速度。

然而，主要缺点是切口垂直度不足、割缝过宽、喷嘴寿命短和有限通用性(只能用于切割低碳钢)。尽管这种工艺仍然应用于某些场合，但是与这种工艺相关的性能操作的有限提高并不能与相当复杂和精密的割炬设计所需要付出的额外费用相抵消。

(原文第18页)深水等离子切割(1989年)

在1990年，核电工业面临着两个主要挑战：1)怎样延长现存核电工厂的寿命；2)怎样拆除不能生产的工厂。当核电工业正在努力研究如何修理反应堆池内构件的方法时，一些国家的原子能委员会正在寻找把废弃反应堆和其它构件切成小块以便处理的方法。

由于反应堆和辅助构件必须放置于水池中，所以所有的维修和拆卸工作都必须在水下进行。由于构件的主要部分由不锈钢制成的，因此需要用等离子进行切割。对于等离子设备生产商来说解决水下切割问题已经成为一种挑战，而大多数生产商拒绝涉及这个领域。

海宝公司已经和核电工业的几家承包商一起研发用于水下切割的等离子切割设备。1990年，在康涅狄格州的依克核动力工厂，海宝的PAC500 1000安培等离子系统成功地用于在15英寸(4.56m)的水下切割厚达4又1/2英寸(114mm)的不锈刚材质的热屏蔽。也是在1990年，在几个地点的深水下又使用了MAX100和MAX200。

更长寿命的易损件(1990年)

正如早些时候提到的，用氧气作为等离子的主要缺点是这种工艺固有的易损件寿命短的问题。1990年，等离子切割系统的两个主要美国生产商(海宝公司和L-Tec)率先成功解决了因使用氧气作为切割气而出现的电极寿命短的问题。

为了延长电极的铪顶部的寿命，L-Tec的工程师们设计了一种在铪周围包有银的电极，使得铪在最后烧毁以前能够更深入地进到电极里。L-Tec也为使用一种非氧化性预流气体的启动方法有助于保护铪上的保护性氧化薄层的技术申请了专利。L-Tec的这种最初尝试造出了具有更长寿命的电极。

海宝公司集中其努力在通过在切割前逐渐提高电流和气流和在切割后和灭弧前逐步降低电流和气流而使铪（在等离子切割期间熔化了）凝固的方法的研究中。海宝为其在微机基础上的协调切割电弧电流和气流的设计申请了专利（如图16所示）。这种工艺的最终结果是不仅在切割低碳钢时保护了极好的切割质量，而且极大地提高了电极的寿命。

（原文第19页）高密度等离子切割（1990年）

激光切割因其具有在保护准确的精度的同时产生高质量切口的能力，在金属切割工业是等离子切割的一个重要的竞争对手，等离子设备的制造商们加大了其在设计方面的努力，以求进一步提高其设备的切割质量。

研发等离子设备的工程师们面临的基本问题之一是把等离子弧的能量密度从每平方英寸12000－20000安培提高到每平方英寸40000－60000安培。1989年，Romatsu引入了“精细等离子”系统，首次挑战了激光市场。通过极大地缩小喷嘴孔尺寸而产生极度压缩弧，Romatsu能够获得了与激光产品竞争所需的高能量密度。

以下两项海宝公司的专利有助于进一步提高和改进高能量密度等离子切割：新屏蔽技术和高流速涡流喷嘴。

高能量密度切割的一个问题是切割薄金属所需的十分逼近的割炬到工件的距离。

(原文第20页)在这些情况下，严重影响喷嘴寿命和切割质量的“双弧”发生的可能性大大增加了。海宝公司在1989年引入的第一个专利是电绝缘割炬屏蔽技术，这使喷嘴同工件隔离，消除了“双弧”发生的可能性。

海宝公司的工程师们必须着手克服的第二个困难是提供足够的气流使高度压缩的电弧

稳定，以获得可重复和高精度的切割。图17所示的高流量涡流喷嘴就是为了解决这个问题而设计的。这种带有等离子出口的独特喷嘴允许高初始气流速度。电极周围的涡流气体的较大流量起到了一种与龙卷风的流动模式类似的能够使等离子电弧在“保护气”和喷嘴孔压缩其之前稳定下来的作用。

与能够使易损件寿命最大化的长寿命技术一起，海宝的精细等离子系统已经成为金属切割工业中与激光相竞争的先进的等离子产品。

（原文第21页）总结

从这篇评论中可知等离子工艺在最近45年内，特别是最近的20年内取得了惊人的发展。今天，能够觉察到四个明确的趋势是：

1、轻便的200安培以下电流水平的手持等离子切割机的市场将会继续扩大。这种扩大

的市场将吸引更多的竞争者研制升级产品并开拓低电流空气等离子切割的市场。

2、切割机和机器人的市场将继续从等离子切割系统中寻求高质量、高精度公差的切割。

3、自动化行业将继续存在降低安装时间和提高工艺通用性的工业需求。等离子系统将

不断地引入自动化控制和给系统设置控制输入和机器调整的程序以适应更宽范围和等级的材料的切割。

4、易损件和切割割炬的研究和发展将继续，不断地延长易损件寿命和提高切割质量。

随着等离子切割接近其成熟期，本行业受到提供更精确的割炬、易损件及先进技术的电源的挑战。总的说来，可期待等离子切割市场在可预见的未来将继续沿着高增长的趋势发展。

（原文第a-1页）附录

等离子切割公式

等离子切割速度

等离子的经济性

（原文第a-2页）等离子的切割速度

任何工艺的切割速度和板厚成的反比，方程式S＝I∕8T在切割速度S（英寸/分钟）与I（以安培为单位的切割电流）和T（低碳钢和不锈钢以英寸为单位的板厚）之间十分接近这种关系。除了在给定功率设置下切割速度粗略比钢板快25%之外，铝板也遵循相同的关系式。

在切坡口的应用中，切割速度由切口表面的宽度决定而不是板厚。例如：在板厚1/2英寸的板材上切45゜角的坡口，切割厚度必须设置为用于板厚3/4英寸的板材的切割厚度，因为切口表面的宽度是0.71英寸。在低碳钢上切坡口时其切割速度可应用以上方程式的修正式S＝I COSX/8T来估算。由于通常等离子切割是垂直进行的，坡口角度X表示从垂直线起的偏转角度。

（原文第a-3）等离子的经济性

在切割成本中最昂贵的组成部分是劳动力。像动力、气体、喷嘴和电极消耗这样的其它成分，总共仅占整个切割成本的15－25%。生产率的任何轻微增长将会极大地降低每英尺的切割成本。

只要把劳动力成本和杂项开支费用除以切割速度就能获得单割炬操作切割成本的一个粗略估算。例如：根据图18,1/2英寸厚的钢板能够以115英寸/分钟的速度进行切割。假定劳动力成本和杂项开支是每小时30美元，并且在25%暂载率下整个成本的75%作为每个工业平均值（在8小时轮班内电弧工作2小时或者一小时工作内的15分钟），近似的切割费用可计算如下：

C＝L＋TD（G＋E＋CON）/TD(S*60)/12

C＝切割成本（美元/英尺）

L＝每小时的劳动力和杂项开支（美元/小时）

T＝操作割炬的数量

G＝每个割炬每小时的气体成本（美元/小时）

E＝每个割炬每小时的电力成本（美元/小时）

CON＝每个割炬每小时的易损件成本（美元/小时）

S＝切割速度（英寸/分钟）

D＝暂载率（%）

由于以上讨论的成本组成大大地依靠于测定地点，所以典型切割成本是不可能估算出来的。然而，如图19所示，为一个假定用户制作一个和氧炔切割相对比的成本比较是可能的。

我们假定劳动力和杂项开支的费率是每小时30美元和50%的暂载率。气体、动力和割炬易损件的成本是使用大工业账户的费率计算的，在切割低碳钢的情况下，等离子的成本优势对于1/4英寸厚的板材来说是4：1，对于1－1/2英寸厚的板材来说是2：1。

世界机械发展史论文

世界机械发展史系 (部) 班级 姓名 学号 2011年9月13日

目录 引言 (1) 摘要 (2) Abstract (3) 1 世界机械发展的三个阶段 (4) 1.1机械起源和古代机械发展阶段 (5) 1.2近代机械的发展阶段 (7) 1.3现代机械的发展阶段 (11) 2世界机械发展的未来趋势 (13) 3对世界机械发展背后世界的思考 (14) 参考文献 (15)

引言 机械（machinery）是机器（machine）和机构（mechanism）的总称。各种机构都是用来传递与变换运动和力的可动装置。至于机器则都是根据某种使用要求而设计的执行机械运动装置，可用来传递和变换能量，物料和信息，机械是人类生活和生产的基本要素之一，是人类物质文明最重要的组成部分。机械的发明是人类区别于其他动物的一项主要标志。人类自从用机械代替简单的工具，使手和足的“延长”在更大程度上得到发展。而经过三次工业革命的洗礼，机械的飞速发展，更是使人类达到了前所未有的境地，可以说，世界机械的发展史，就是人类超越自我，探索未知领域的发展史。

世界机械发展史 Machinery Development History of the World 摘要 按时间顺序从三个阶段叙述世界机械史的发展历程，进一步了解世界机械的发展史与人类文明发展史是紧密联系的，每一个时期的机械都有各自的特点，都曾使得人类的社会飞跃发展，且带来人类社会质的改变，并且对未来机械的发展趋势进行猜想，并思考机械发展背后的污染问题。

Abstract Chronological narrative from the three stages of the development process of the history of the world's machinery to better understand the history of the world's machinery and the history of human civilization development are closely linked, each period has its own mechanical characteristics, have made a leap of human society development ,and bring about a qualitative change in human society ,and the future trends guess machinery and mechanical thinking behind the development of the pollution problem. 关键词：机械发展、古代机械、现代机械、机械发展史 Keywords：Machinery development、Ancient machine、modern machine、machinery Development history

中国机械发展史

中国机械发展史 如果说书籍是人类精神文明进步的阶梯，那么机械无疑是人类物质文化前进的动力。作为有五千年历史的大国，中国是世界上机械发展最早的国家之一。中国的机械工程技术不但历史悠久，而且成就十分辉煌，不仅对中国的物质文化和社会经济的发展起到了重要的促进作用，而且对世界技术文明的进步做出了重大的贡献。 我国机械的发展大致可以分为三种：早期的传统机械；中期的近代机械；发展至今的现代机械。 传统机械 传统机械发展这一时期是中国机械发展的第一个时期，然而石器的使用标志着这一时期的开始。青铜器的出现，铁器的使用标志着我国传统机械的发展进入了一个新的时期。铜器纤细精巧，形成了中国古代青铜器的独特风格。已发现的中国最早的青铜器，如甘肃东乡马家窑出土的铜刀，距今已有4800年左右的历史。中国在大约40～50万年前，就已出现加工粗糙的刮削器、砍砸器和三棱形尖状器等原始工具。4～5万年前出现磨制技术，许多石器都已比较光滑。 商周时期：这一时期青铜冶铸技术达到了高潮。青铜器的出现标志着一种新的机械技术和制造工艺的诞生。到商中期已广泛使用分铸法等先进工艺，体现出机械工程的不断进步。并且这一时期机械在结构方面由简单工具发展为复合工具和较为复杂的机械。在原理方面从杠杆、尖劈等原理的利用发展为对惯性、摩擦、弹性和重力等原理的利用。在制造工艺方面经历了由石器制造工艺向铜器和其他机械

工艺的转变。这充分说明在这一时期中国传统机械技术已经形成并有了一定的发展。 春秋战国之汉代时期：这一时期铁器开始得到普遍使用，使古代机械在材料方面取得了重大突破。另外钢铁技术的产生、铸造、锻造和柔化处理等机械热加工技术在这时期都有很大的发展。标志我国传统机械的发展又进入了一个新的时期。东汉时期发明的提水翻车得到了改进和推广。同时还发明了高转筒车等灌溉工具。 （春秋时期攻击机械弩） （秦汉时期反盗机械装置—机弩）

中国机械发展史论文

本科论文 题目：中国机械发展史 学院： 专业： 年级： 姓名：

中国是世界上机械发展最早的国家之一。中国古代在机械方面有许多发明创造，在近代，中国机械方面也得到迅速的发展。 关键词：小型夯实机械；热处理；锻压；铸造；热加工

引言 中国是世界上机械发展最早的国家之一。中国的机械工程技术不但历史悠久，而且成就十分辉煌，不仅对中国的物质文化和社会经济的发展起到了重要的促进作用，而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献.传统机械方面，我国在很长一段时期内都领先于世界。到了近代由于特别是从18世纪初到19世纪40年代，由于经济社会等诸多原因，我国的机械行业发展停滞不前，在这100多年的时间里正是西方资产阶级政治革命和产业革命时期，机械科学技术飞速发展，远远超过了中国的水平。这样，中国机械的发展水平与西方的差距急剧拉大，到十九世纪中期已经落后西方一百多年。

夏商西周时期：中国古代金属冶机械铸技术发明时间较早，且技术精湛。如商周 时期的青铜器朴质雄浑，春秋时期的青铜器纤细精巧，形成了中国古代。青铜器的独特风格。已发现的中国最早的青铜器，如甘肃东乡马家窑出土的铜刀，距今已有4800年左右的历史。中国在大约40～50万年前，就已出现加工粗糙的刮削器、砍砸器和三棱形尖状器等原始工具。4～5万年前出现磨制技术，许多石器都已比较光滑，刃部也较锋利，并有单刃、双刃、凸刃、凹刃和圆刃之分。 中国在28000年前出现弓箭，这是机械方面最早的一项发明；公元前8000～前2800年期间出现了陶轮(制陶用转台)；农具大约出现在公元前6000～前5000年，除石斧石刀外，还有石锄、石铲、石镰、骨镰和骨耜。石斧和石刀上已有用硬质砂子磨削而成的孔。 夏代以前和夏代，先后出现了无辐条的辁和各种有辐条的车轮；殷商和西周时已有相当精致的两轮车；独木舟和筏等水上运输工具早就相继出现。新石器时代晚期，人们已能用石范和泥范铸造简陋的工具和武器。商殷时期，随着手工业生产的发展和技术水平的提高，形成了灿烂的青铜文化。青铜冶铸技术得到高度发展，青铜铸件司母戊方鼎重达875千克，春秋时期的青铜铸件曾侯乙尊盘已十分精细。春秋至魏汉时期(公元前770～公元265年)是中国古代机械开始较快发展的时期。春秋时期铁器和生铁冶铸技术开始出现；黑心可锻铸铁、白心可锻铸铁和锻钢的出现，加速了由铜器向铁器时代的过渡；春秋中期以后发明了失蜡铸造法和低熔点合金铸焊技术；战国时期又有了叠铸和锚链铸造等工艺；西汉中期已炼出灰口铸铁，并出现了壁厚3～5毫米的薄壁铸铁件。铸铁热处理技术也有所发展。 春秋战国时期：春秋时期出现弩，控制射击的弩机已是比较灵巧的机械装置。到 汉代，弩机的加工精度和表面光洁度已达到相当高的水平。汉弩有一石至十石等八种规格，这些规格的形成表明机械制造标准在汉代已初步确立。弩机上留下了作工、锻工、磨工等的名字。战国时期流传的《考工记》是现存最早的手工艺专著，其中记有车轮的制造工艺。对弓的弹力、箭的射速和飞行的稳定性等都作了深入的探索。汉代已有各类舰艇和大量的三四层舱室的楼船。有些舰船已装备了艉舵和高效率的推进工具橹。西汉时的被中香炉构造精巧，无论球体香炉如何滚动，其中心位置的半球形炉体都能经常保持水平状态。 秦汉时期：1980年出土的秦始皇陵铜车马代表了当时铸造技术、金属加工和组装工 艺的水平。东汉以后出现了记里鼓车和指南车。记里鼓车有一套减速齿轮系，通过鼓镯的音响分段报知里程。三国马钧所造的指南车除用齿轮传动外，还有自动离合装置，在技术上又胜记里鼓车一筹。自动离合装置的发明，说明传动机构齿轮系已发展到相当的程度。 东汉时已有不同形状和用途的齿轮和齿轮系。有大量棘轮，也有人字齿轮。特别是在天文仪器方面已有比较精密的齿轮系。张衡利用漏壶的等时性制成水运浑象，以漏水为动力通过齿轮系使浑象每天等速旋转一周。公元132年张衡创制了世界上第一台地震仪，即候风地动仪。汉代纺织技术和纺织机械也不断发展，绫机已成为相当复杂的纺织机械。到三国时期，马钧将50综(分组提放经线的综片)50蹑(踏具)和60综60蹑的绫机都改成50综12蹑和60综12蹑，提高了生产效率。马钧还创制了新式提水具翻车，能连续提水，效率高又十分省力。汉代的农具铁犁已有犁壁，能起翻土和碎土的作用，汉武帝时赵过既已创制三脚耧，一天能播种一顷地。在这一时期，大型铜铁铸件和大型机械结构陆续出现。五代时铸造的沧州铁狮子重约40吨，宋代木结构水运仪象台高3丈5尺，宽2丈1尺。

收音机的百年辉煌发展史

收音机的百年辉煌发展史 收音机是凝聚着太多的东西，她是一部辉煌的科技史，是一部繁复的社会史，也是一部精美的艺术史...... 收音机的出现 在1844年，电报机被发明出来，可以在远地互相通讯，但是 还是必须依赖导线来连接。而收音机讯号的收、发，却是「无线电 通讯」；整个无线电通讯发明的历史，是多位科学家先后研究发明 的结果。 1888年德国科学家赫兹(Heinrich Hertz)，发现了无线电波 的存在。1895年俄罗斯物理学家波波夫(Alexander Stepanovitc h Popov)，宣称在相距600码的两地，成功地收发无线电讯号。 同年稍后，一个富裕的意大利地主的儿子年仅21岁的马可尼( Guglielmo Marco ni)在他父亲的庄园土地内，以无线电波成功地进行了第一次发射。 1897年波波夫以他制做的无线通讯设备，在海军巡洋舰上与陆地上的站台进行通讯成功。 1901年马可尼发射无线电波横越大西洋。 1906年加拿大发明家费森登(Reginald Fessenden)首度发射出声音，无线电广播就此开始。 同年，美国人德．福雷斯特(Lee de Forest)发明真空电子管，是真空管收音机的始祖。

之后，又有改良的半导体收音机（原子粒收音机）、电晶体收音机出现。 收音机发展史上的几件大事 1923年1月23日，美国人在上海创办中国无线电公司，播送广播节目，同时出售收音机，以美国出品最多，其种类一是矿石收音机，二是电子管收音机。 1953年，中国研制出第一台全国产化收音机（“红星牌”电子管收音机），并投放市场。 1956年，研制出中国第一只锗合金晶体管。 1958年，我国第一部国产半导体收音机研制成功。 1965年，半导体收音机的产量超过了电子管收音机的产量。 1980年左右是收音机市场发展的高峰时期。 1982年，出现了集成电路收音机和硅锗管混合线路和音频输出OTL电路的收音机。 1985年至1989年，随着电视机和录音机的发展，晶体管收音机销量逐年下降，电子管收音机也趋于淘汰。收音机款式从大台式转向袖珍式。 直到现在，科技越来越发达，收音机的更新换代也很快。 发展中的第一个阶段 时间：出现到20世纪初 19世纪四十年代，是电气的广泛应用的时代。 主要的成果有：第一，新能源的大规模应用， 如电力，煤炭等。第二，内燃机的发明解决了 长期困扰人类的动力不足的问题。第三，第三， 通讯工具的发明。收音机的出现也是关乎于这 个时代。刚开始出现的收音机在形态上都是比

等离子切割机工作原理

第九章空气等离子切割机 第一节空气等离子切割机工作原理 一、等离子弧的产生与特点 通常把电弧密度为自然条件下的电弧密度（未经压缩）的电弧称为自由弧；自由弧的导电气体设有完全电离，电弧的温度在6000℃到8000℃之间。而在气压、电压和磁场的作用下，柱状的自由弧（柱截面积正比于功率）可以压缩成等离子弧，等离子弧的导电截面小能量集中。弧柱中气体几乎可全部达到离子状态。电弧温度可高达15000℃-30000℃。能使金属等物体迅速熔化。 二、等离子切割的原理与应用 切割，一般指的是金属的切割。等离子弧切割是利用极细而高温的等离子弧，使局部金属迅速熔化，再用气流把熔化的金属吹走的切割方法。等离子弧切割由于切割效率高、损耗低、适用范围广等优点已广泛应用于各类工程建设、制造等行业。 三、等离子弧切割电源与氩弧焊电源技术参数比较 四、等离子切割机工作技术参数

五、等离子切割与气体切割比较 第二节等离子切割的起弧方式 一、接触起弧与转移起弧 等离子弧切割一般有两种起弧方式： 1、接触式：即把与极针绝缘的喷嘴贴在工件（联接切割电源正端）上，然后把高频 高压电流加到联接电源负端的电极针（钨针），使极针喷出电弧，电弧在电压、 气压、磁场作用下形成等离子弧，通过大电流维持等离子弧稳定燃烧，然后稍 抬高喷嘴（避免炽热的工件损坏喷嘴），开始切割。其过程简图如图9.1 这种切割方式多适用于小电流（小功率的切割机）。 图9.1 2、转移弧式（维弧式）：即把电源正端通过一定的电阻和继电器开关联接到喷嘴上， 使得极针与喷嘴间形成电弧（由于有电阻限流，电弧较小），然后把喷嘴靠近直 接联接电源正端的工件上，极针与工件间便形成能量更大的电弧，电弧被压缩 后形成等离子弧，而喷嘴与电源正端的联接被断开，开始切割。 图9.2为其过程简图 图9.2 转移弧式切割方式可以避免电弧在气压的作用下偏离喷嘴中心而损坏喷嘴。此种方式适用于大功率切割机。 二、转移起弧控制电路原理 转移弧式切割方式要求先在极针上喷嘴间产生小电弧，然后靠近工件产生等离子弧，通以大电流维持电弧稳定后断开用于起弧的高频高压电流以及小电弧，其控制电路原理图9.3 图9.3

中国机械发展史

中国机械发展史 XX （ XX大学机械与电气工程学院 2011级机械一班邮编：） 摘要：人类成为“现代人”的标志就是制造工具与机械。在我们中华民族五千年的文明历史中，我国古代劳动人民在机械工程领域中的发明创造尤为突出。文章从历史各时期论述我国机械发展状况。深入了解我国机械发展的经历。 关键字：机械发展；发展；成熟；鼎盛；振兴 Abstract:Human as the symbol of the "modern" is making tools and machinery.Our Chinese nation has five thousand years of civilization history, the ancient Chinese working people in the invention is particularly prominent in the field of mechanical engineering.This article will be discussed in each historical period of development of machinery in our country. Keyword：Mechanical development；develop；ripe；booming；promote 引言：纵观我国古代发明创造的演变过程，我们不难发现我国古代在机械工程的发明与创造是非常辉煌的。从机械的定义角度看，我国是世界上最早给出机械下定义的国家。公元前五十纪，春秋时代的子贡就给机械下了定义：机械是能使人用力寡而成功多的器械（庄子外篇天地第十二）。因此从各时期我国的机械发展的特点及突出的机械工艺制造，探究我国的机械发展的过去、现在、未来，复兴我国的机械事业。 1.中国机械发展的六个时期 1.1形成和积累时期（从远古到西周） 这一时期是中国机械发展的第一时期，石器的使用标志着这一时期的开始。第一阶段相当于旧石器时代。这一阶段的工具主要用石料和木料制作，同时也有一些骨制工具。第二阶段相当于新石器时代。这一阶段在石器制造方面以磨制工艺为主，同时对石器的制造有了一套完整的工艺过程。这时期出现了大量生产工具，如斧，铲，凿。网坠，刀，犁，耕田器等。还出现了原始的纺织机，指套转轮等较复杂的机械。第三阶段大约从新石器时代到西周时期。农业机械的种类更多，，还出现了橘槔，轱辘等复合机械工具。总的来看，在原理等方面从杠杆，尖劈等原理的利用发展为对惯性、摩擦、弹性和重力等原理的利用。这些情况说明在这一时期中国传统机械技术已经形成并有了一定的发展。

等离子切割机工作原理

工作原理： 等离子是加热到极高温度并被高度电离的气体，它将电弧功率将转移到工件上，高热量使工件熔化并被吹掉，形成等离子弧切割的工作状态。 压缩空气进入割炬后由气室分配两路，即形成等离子气体及辅助气体。等离子气体弧起熔化金属作用，而辅助气体则冷却割炬的各个部件并吹掉已熔化的金属。 切割电源包括主电路及控制电路两部分，电气原理方框图见图所示： 主电路包括接触器，高漏抗的三相电源变压器，三相桥式整流器，高频引弧线圈及保护元件等组成。由高漏抗引成陡将的电源外特性。控制电路通过割炬上的按钮开关来完成整个切割工艺过程： 预通气—主电路供电—高频引弧—切割过程—息弧—停止。 主电路的供电由接触器控制；气体的通短由电磁阀控制；由控制电路控制高频振荡器引燃电弧，并在电弧建立后使高频停止工作。 此外，控制电路尚具备以下内部锁定功能： 1.热控开关动作，停止工作。 切割故障 1）割不透： a:板材厚度超过设备适用范围。 b：切割速度太快。 c:割炬倾度过大。 d:压缩空气压力过大或过小。 e：电网电压过低。 2）等离子弧不稳定： a:割炬移动太慢。 b:电源两相供电，工作电压减小。 c:压缩空气压力过大。 割炬的安装、维护及零件更换： 1.安装或更换割炬零件时，将割炬头朝上，然后按保护罩—导电喷咀—气体分配器—电极—割炬体的顺序拆卸；按相反顺序装配。安装喷咀时，要保持与电极的同心度。保护罩要拧紧，喷咀要压紧，若有松动，不能切割。

2.合理使用割炬，将喷咀与工件接触后在引弧；而切割结束时，应先松开手把按钮断弧，再将割炬从工件表面移开，这样可延长零件的使用寿命。当喷咀因中心空大而影响切割质量时应及时更换。 3.电极中心凹陷深达2毫米以上或不能引弧时，可将电极反向安装使用或更新。 4.发现保护罩、分配器裂开或严重损坏时应及时更换。 5.发现割炬体绝缘、人造革外套、电缆线绝缘、气管损坏破裂时，应及时修复或更换。 6.若要卸下割炬，将人造革外套后退，拆开开关连接接线，向后退出手把，再拆割炬体的连接接头。 7.更换新的陶瓷保护罩时，将割炬体上的O形密封圈涂少许凡士林油再旋入，可延长密封圈使用时间。 八、常见故障原因及排除方法：

中国机械简史

中国机械简史 冯立升 中国是世界上机械发展最早的国家之一。中国的机械工程技术不但历史悠久，而且成就十分辉煌，不仅对中国的物质文化和社会经济的发展起到了重要的促进作用，而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献。中国机械发展史可分为六个时期：①形成和积累时期，从远古到西周时期。②迅速发展和成熟时期，从春秋时期到东汉末年。⑧全面发展和鼎盛时期，从三国时期到元代中期。④缓慢发展时期，从元代后期到清代中期。⑤转变时期，从清代中后期到解放前的发展时期。⑥复兴时期，解放后的发展时期。每个时期又可分为不同的发展阶段。 （一）传统机械的形成和积累时期 这一时期是中国机械发展的第一个时期，石器的使用标志着这一时期的开始。这是一个十分漫长的时期，经历了三个发展阶段。 第一个阶段相当于旧石器时代。这一阶段的工具主要用石料和木料制作，同时也有一些骨制工具。在工艺方面以石器打制工艺为主，主要是经过敲击和初步修整使石块成石器。这一阶段后期出现了磨制的石器，使工具的形状趋于合理。当时的石器工具的种类有砍砸器、刮削器、石锤、尖状器、石球、石矛和石镞等，这时出现的其他材料的工具有木捧和磨制的骨针等。弓箭的出现表明这时的机械技术已有了一定的水平。 第二个阶段相当于新石器时代。这一阶段在石器制造方面以磨制工艺为主，同时对石器的制造有了一套完整的工艺过程。对石器的选择、切割、磨制和钻孔等都有了一定的要求。这一阶段出现了大量的生产工具、如锛、斧、铲、凿、磨盘、磨棒、杵臼、钻、网坠、纺轮、犁、刀、锄、耘田器等。工具的种类不但有所增加，而且出现了不少专用工具。这时还出现了原始纺织机、制陶转轮等较复杂的机械，反映了这一阶段机械的发展水平有了显著的提高。第三个阶段大约从新石器时代末期到西周时期。从动力方面看，这一阶段已经开始使用畜力和风力作为原动力。古车和风帆的出现标志着新的动力出现。商代已经开始用牛来耕地。这一阶段已广泛使用犁来耕地。农业机械的种类更多，还出现了桔槔、辘轳等复合机械工具。在旧石器时代就已出现铜器，但没有大量使用。商代青铜工具和器械开始得到较广泛的应用，到西周时期，青铜冶铸技术达到了高潮。青铜器的出现标志着一种新的机械技术和制造工艺的诞生。青铜冶铸工艺在这一阶段经历了由低级到高级逐渐成熟的过程。从使用单面范和双面范制作小件器物，发展到用多块范、芯组成的复合范制作大型器件。商中期已广泛使用分铸法等先进工艺。这一阶段后期，陶范熔铸技术得到了进一步的发展。 总的来看，这一时期在动力方面由只利用人力发展为人力、畜力等并用。在材料方面由以石质材料为主发展为以木、铜质材料为主。在结构方面由简单工具发展为复合工具和较为复杂的机械。在原理方面从杠杆、尖劈等原理的利用发展为对惯性、摩擦、弹性和重力等原理的利用。在制造工艺方面经历了由石器制造工艺向铜器和其他机械工艺的转变。这些情况说明在这一时期中国传统机械技术已经形成并有了一定的发展。 (二) 传统机械的迅速发展和成熟时期 从春秋时期开始，我国传统机械的发展进入了一个新的时期。这一时期铁器开始得到使用，使古代机械在材料方面取得了重大突破。钢铁技术的产生和发展为制造高效生产工具提供了条件。随着钢铁技术的产生、铸造、锻造和柔化处理等机械热加工技术在这一时期得到了迅速发展。从春秋时期开始，就已用生铁来铸造多种机械，特别是农业机械。这一时期锻造工

西方机械发展简史

随着科学技术的发展，人类社会经历了原始社会、奴隶社会、封建社会，正处于资本主义社会和社会主义社会并存的阶段，并朝着更加文明、更加先进的道路前进；回顾历史，人类机械的发展经历了简单机械、第一次工业革命、第二次工业革命、两次世界大战等阶段，目前正处于以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志，涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的高技术革命浪潮之中。对机械发展史的研究，可以帮助人类理解机械给社会和人类带来了怎样的影响、技术进步和发展的含义以及机械文明的内涵。

最原始的简单机械，可以追溯到埃及金字塔的建造时期，工人利用“滚子木”，滑轮，杠杆，斜面等简单机械将一块块巨石搬运到高处，建造出了令世界瞩目的建筑奇观。

指南车，又称司南车，是中国古代用来 指示方向的一种机械装置。它利用差速齿轮原理，它与指南针利用地磁效应不同，它是利用齿轮传动系统，根据车轮的转动，由车上木人指示方向。不论车子转向何方，木人的手始终指向南方，“车虽回运而手 常指南”。

风车 2000多年前，中国、巴比伦、波斯等国就已利用古老的风车提水灌溉、碾磨谷物。12世纪以后，风车在欧洲迅速发展，通过风车（风力发动机）利用风能提水、供暖、制冷、航运、发电等。 风车是一种利用风力驱动的带有可调节的叶片或梯级横木的轮子所产生的能量来运转的机械装置。简单的风车由带有风蓬的风轮、支架及传动装置等构成；风轮的转速和功率，可以根据风力的大小，适当改变风蓬的数目或受风面积来调整；在风向改变时，必须搬动前支架使风轮面向风；完备的风车带有自动调速和迎风装置等。具备发电用途的风车又称为风力发电机。

世界机械发展史

世界机械发展史 Machinery Development History of the World 摘要:按时间顺序从三个阶段叙述世界机械史的发展历程，进一步了解世界机械的发展史与人类文明发展史是紧密联系的，每一个时期的机械都有各自的特点，都曾使得人类的社会飞跃发展，且带来人类社会质的改变，并且对未来机械的发展趋势进行猜想，并思考机械发展背后的污染问题。 Abstract：Chronological narrative from the three stages of the development process of the history of the world's machinery to better understand the history of the world's machinery and the history of human civilization development are closely linked, each period has its own mechanical characteristics, have made a leap of human society development ,and bring about a qualitative change in human society ,and the future trends guess machinery and mechanical thinking behind the development of the pollution problem. 关键词：机械发展古机械近代机械现代机械发展史 Keywords：Machinery development Ancientmachine Machine machinery Developmen thistory 机械（machinery）是机器（machine）和机构（mechanism）的总称。各种机构都是用来传递与变换运动和力的可动装置。至于机器则都是根据某种使用要求而设计的执行机械运动装置，可用来传递和变换能量，物料和信息，机械是人类生活和生产的基本要素之一，是人类物质文明最重要的组成部分。机械的发明是人类区别于其他动物的一项主要标志。人类自从用机械代替简单的工具，使手和足的“延长”在更大程度上得到发展。而经过三次工业革命的洗礼，机械的飞速发展，更是使人类达到了前所未有的境地，可以说，世界机械的发展史，就是人类超越自我，探索未知领域的发展史。 1 世界机械发展的三个阶段 世界机械的发展与人类的文明发展史紧密相连，根据人类文明的发展，世界机械的发展史可分为三个阶段：从公元前7000年城市文明的出现到公元十七世纪末为机械的起源和古机械发展阶段，从十八世纪到二十世纪初为近代机械发展阶段，由二十世纪初到现在，为现代机械发展阶段。每一个阶段的机械都有各自的特点，都曾使得人类的社会飞跃发展，且带来了人类社会质的改变。下面按时间来分，从三个阶段来叙述世界机械的发展史。 1.1机械起源和古代机械发展阶段 据世界考古家发现，公元前7000年，在巴勒斯坦地区犹太人建立杰里科城，城市文明首次出现在地球上，最找的机械———车轮或许是此时诞生的。车轮是人类重要的发明之一，正是由于车轮的诞生，才是车成为人类重要的交通工具。而最早的车轮是用来制陶的。当人类进入青铜器时代，机械得到了很大的发展，也开始变得更加实用，当今世界七大奇迹之一，埃及的金字塔，便是从进入青铜器时代的埃及巴达里人发明的搬运重物的工具慢慢建立起来的。公元前3500年，古巴比伦的苏美尔诞生了带轮的车，是在橇板下面装上轮子而成。 公元前3000年，美索不达米亚人和埃及人开始普及青铜器，青铜农具及用来修造金字塔的青铜工具（比如：凿子）在此时已广泛使用。 公元前2800年，中国中原地区出现原始耕地工具——耒耜（木制）。 公元前2800年，青铜器制作技术传入我国周边，西域的游牧民族（现中国甘肃东乡马家窑文化遗址）出现锡青铜铸成的铜刀。公元前2500年，欧亚之间地区就曾使用两轮和四轮的木质马车．埃及古代墓葬中曾发现公元前1500年前后的两轮战车。

收音机发展历史

收音机的发展史 郑州轻工业学院 艺术设计学院 工业设计08级2班 200805010223 张威

收音机发展历史 收音机是凝聚着太多的东西，她是一部辉煌的科技史，是一部繁复的社会史，也是一部精美的艺术史...... 收音机的出现 在1844年，电报机被发明出来，可以在远地互相通讯，但是还是必须 依赖导线来连接。而收音机讯号的收、发，却是「无线电通讯」；整个无 线电通讯发明的历史，是多位科学家先后研究发明的结果。 1888年德国科学家赫兹(Heinrich Hertz)，发现了无线电波的存 在。1895年俄罗斯物理学家波波夫(Alexander Stepanovitch Popov)， 宣称在相距600码的两地，成功地收发无线电讯号。 同年稍后，一个富裕的意大利地主的儿子年仅21岁的马可尼 ( Gug lielmo Marconi)在他父亲的庄园土地内，以无线电波成功地进行了第一次发射。 1897年波波夫以他制做的无线通讯设备，在海军巡洋舰上与陆地上的站台进行通讯成功。 1901年马可尼发射无线电波横越大西洋。 1906年加拿大发明家费森登(Reginald Fessenden)首度发射出声音，无线电广播就此开始。 同年，美国人德．福雷斯特 (Lee de Forest)发明真空电子管，是真空管收音机的始祖。 之后，又有改良的半导体收音机（原子粒收音机）、电晶体收音机出现。 收音机发展史上的几件大事 1923年1月23日，美国人在上海创办中国无线电公司，播送广播节目，同时出售收音机，以美国出品最多，其种类一是矿石收音机，二是电子管收音机。 1953年，中国研制出第一台全国产化收音机（“红星牌”电子管收音机），并投放市场。 1956年，研制出中国第一只锗合金晶体管。 1958年，我国第一部国产半导体收音机研制成功。 1965年，半导体收音机的产量超过了电子管收音机的产量。 1980年左右是收音机市场发展的高峰时期。 1982年，出现了集成电路收音机和硅锗管混合线路和音频输出OTL电路的收音机。 1985年至1989年，随着电视机和录音机的发展，晶体管收音机销量逐年下降，电子管收音机也趋于淘汰。收音机款式从大台式转向袖珍式。 直到现在，科技越来越发达，收音机的更新换代也很快。

空气等离子切割机操作规程

等离子切割机安全操作规程 1．操作人员应遵守一般焊工安全操作规程。按规定穿戴好劳动防护用品。 2．操作人员必须经专门安全技术培训，经考试合格，取得特种作业操作资格证后，方能上岗操作。 3．设备附近禁止存放易燃易爆物品，并应备有消防器材。 4．严禁在切割机导轨、工作面放置物品。不得在上面敲打、校直和修整工件。 5．新工件程序输入后，应先试运行，确认无误后再投入运行。 6．开机前应检查导轨、齿条及床身。检查气路系统有泄漏，排放储气筒、油水分离器内积水和杂质。检查消耗品及割炬防撞碰装置。 7．开机后应手动低速X、Y方向开动机床，检查确认有无异常情况。 8．手动升降割炬，检查动作有无异常。 9．起动等离子发生器，根据材料厚度调整气压。 10．切割过程中，观察调高系统及除尘系统工作是否正常，有异常应立即停机处理，排除故障。 11．工作时，操作人员不得离开岗位，注意观察机床运行情况，以免切割机走出有效行程范围或两台发生碰撞造成事故。 12．在运行中设备发生报警和其他故障时，应立即停止运行，及时排除。 等离子切割机的等离子是什么意思？ 将气体物质加热到一定的温度，这时构成分子的原子发生分裂，形成为独立的原子，如氮分子会分裂成两个氮原子，我们称这种过程为气体分子的离解．如果再进一步升高温度，原子中的电子就会从原子中剥离出来，成为带正电荷的原子核和带负电荷的电子，这个过程称为原子的电离．当这种电离过程频繁发生，使电子和离子的浓度达到一定的数值时，物质的状态也就起了根本的变化，它的性质也变得与气体完全不同．为区别于固体、液体和气体这三种状态，我们称物质的这种状态为物质的第四态，又起名叫等离子态． 在茫茫无际的宇宙空间里，等离子态是一种普遍存在的状态。宇宙中大部分发光的星球内部温度和压力都很高，这些星球内部的物质差不多都处于等离子态。只有那些昏暗的行星和分散的星际物质里才可以找到固态、液态和气态的物质。 就在我们周围，也经常看到等离子态的物质。在日光灯和霓虹灯的灯管里，在眩目的白炽电弧里，都能找到它的踪迹。另外，在地球周围的电离层里，在美丽的极光、大气中的闪光放电和流星的尾巴里，也能找到奇妙的等离子态。 等离子切割机是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化（和蒸发），并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。

机械硬盘的发展历史、现状以及前景

机械硬盘的发展历史、现状以及前景

目录 一、概述 (3) 二、机械硬盘发展历史 (3) 1.第一块硬盘 (3) 2.温彻斯特（Winchester）技术 (4) 3.GB级容量硬盘和家用硬盘 (4) 4.SATA的出现与TB级别容量的突破 (5) 三、机械硬盘具体功能 (5) 1.机械硬盘主要技术参数 (5) 2.机械硬盘的主要应用 (6) 3.机械硬盘的应用优势 (7) 四、机械硬盘发展前景及总结 (7)

一、概述 磁头可沿盘片的半径方向运动，加上盘片每分钟几千转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。信息通过离磁性表面很近的磁头，由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上，信息可以通过相反的方式读取。1这便是传统意义上的硬盘，由盘片、盘组、磁盘阵列等组成的外部储存器，在汉语环境下主要意思是指硬盘驱动器HDD（Hard Disk Drive），而后为了与新出的固态硬盘驱动器SSD（Solid Stage Drivers）相区分，将传统的硬盘称为机械硬盘。 机械硬盘是计算机外部储存的主要形式，几十年来一直如此，可自从固态硬盘出现和发展，改变了几十年来硬盘基本的储存结构，其从性能到体验几乎都全方面胜过了传统的硬盘，一时间，几乎所有的人都在唱衰机械硬盘，传统储存巨头去年裁员的6500人和今年发布的裁员计划的500人几乎全部来自机械硬盘或与之相关产业。与机械硬盘相比，固态硬盘防震抗摔性更高，数据传输速度更快，功耗更低，重量更轻且几乎无噪音，占有绝对优势，然而随着NAND闪存价格一路走高且居高不下，人们似乎又开始注意到性价比更高的机械硬盘，相关的研究也愈加见诸报端。 二、机械硬盘发展历史 1. 第一块硬盘 世界上第一块硬盘由IBM于1956年设计并制造，名为IBM 350 RAMAC，RAMAC是“计算与控制随机访问方法”（Random Access Method Of Accountingand Control）的缩写，这款产品总共使用了50张24英寸的表面涂有磁浆的盘片，体积巨大，但储存容量仅为5MB，但在当时，RAMAC是震惊世人的计算机设备，被用于银行、医疗领域。 1来自【hard drive . 维基百科】

等离子切割机的原理

等离子切割机原理 现代工业需要对重型金属以及合金进行加 工：日常活动所必需的工具及运输载体的制造都离 不开金属。例如，起重机、汽车、摩天大楼、机器人以及悬索桥都是由精确加工成型的金属零部件 构成的。原因很简单：金属材料非常坚固和耐久。 对于大多数制造而言，特别是在满足大型和/或坚 固性方面，金属材料自然成为合理的选择。 有趣的是金属材料的坚固性同时也是它的缺 点：由于金属非常不容易损坏，那么要将其加工成 特定的形状就非常困难。当人们需要加工一个大小和强度与飞机机翼一样的部件时，如何实现精确的切割与成型呢？绝大多数情况下，这都需要求助于 等离子切割机。尽管这听起来像是科幻小说中的东西，但实际上自第二次世界大战以来，等离子切割机就已有了广泛的应用。 理论上讲，一台等离子切割机的原理非常简单。它是通过操控现知宇宙中最普遍的物质形态之一进行加工的。本文中，我们将揭开等离子切割机神秘的面纱，看看这种最为神奇的工具是如何塑造我们周围的世界的 二战中，美国的工厂生产装甲、武器和飞机的速度比轴心国快5倍。这些都多亏了私营工业在大规模生产领域所做的巨大革新。如何更有效的切割和连接飞机的部件就引发了其中一部分技术革新。许多生产军用飞机的工厂采用了一种新的焊接方法，该方法涉及到惰性气体保护焊的使用。突破性的发现在于通过电流电解的气体可以在焊接点附近形成一道屏障，以防止氧化。该新方法使得焊缝更加整齐，连接结构的强度更坚固。二十世纪六十年代初，工程师们又有了新的发现。他们发现加快气流速度和缩小气孔有助于提高焊接温度。新的系统可以得到比任何商用焊机更高的温度。事实上，在这样的高温下，此工具并不再起到焊接的作用。相反，它更像是一把锯，切割坚韧的金属如同热刀切黄油一般。 等离子电弧的引入革命性地提高了切具的速度、准确性以及切割种类，并且可应用于各种金属。下一节，我们将介绍该系统背后的科学原理。 Torchmate CNC Cutting Systems 供图 工作中的等离子切割机

机器人发展史论文

摘要：我国的工业机器人研制虽然起步晚，但是有着广大的市场潜力，有着众多的人才和资源基础。在十一五规划纲要等国家政策的鼓励支持下，在市场经济和国际竞争愈演愈烈的未来，我们一定能够完全自主制造出自己的工业机器人，并且将工业机器人推广应用到制造与非制造等广大的行业中，提高我国劳动力成本，提高我国企业的生产效率和国际竞争力，从整体上提高我国社会生产的安全高效，为实现伟大祖国的复兴贡献力量。 关键字：工业机器人；日本；日本工业机器人协会；制造；十一五纲要； 引言：生产力在不断进步，推动着科技的进步与革新，以建立更加合理的生产关系。自工业革命以来，人力劳动已经逐渐被机械所取代，而这种变革为人类社会创造出巨大的财富，极大地推动了人类社会的进步。时至今天，机电一体化，机械智能化等技术应运而生并已经成为时代的主旋律。人类充分发挥主观能动性，进一步增强对机械的利用效率，使之为我们创造出愈加巨大的生产力，并在一定程度上维护了社会的和谐。工业机器人的出现是人类在利用机械进行社会生产史上的一个里程碑。在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。 一、工业机器人的现状： 据美国电气和电子工程师协会（IEEE）统计，至2008年底，世界各地已经部署了100万台各种工业机器人。其中，日本机器人数量据世界首位。 他们的算法基于制造工人与机器人的比例，即每万名工人拥有多少台制造机器人。其中日本的工业机器人密度达到了世界平均水平的10倍，也比排在第二位的新加坡多出了一倍。其中日本每万名工人拥有295台工业机器人，新加坡169台，韩国164台，德国163台。虽然排在前三位的国家都在亚洲，不过欧洲却是世界上工业机器人密度最大的地区。欧洲国家工业机器人密度为每万名工人50台，美洲为平均31台，亚洲平均27台。 工业机器人在生产生活中的应用 所谓工业机器人，就是具有简单记忆和可变控制程序的自动机械。它是在机械手的基础上发展起来的，国外称为industrial robot。工业机器人的出现将人类从繁重单一的劳动中解放出来，而且它还能够从事一些不适合人类甚至超越人类的劳动，实现生产的自动化，避免工伤事故和提高生产效率。随着世界生产力的发展，必然促进相应科学技术的发展。工业机器人能够极大地提高生产效率，已经广泛地进入人们的生活生产领域。 二、工业机器人的诞生至今 工业机器人的诞生：日本是当今的工业机器人王国，既是工业机器人的最大制造国也是最大消费国。但实际上工业机器人的诞生地是美国。机器人的启蒙思想其实很早就出现了，1920年捷克作家卡雷尔·恰佩克发表了剧本《罗萨姆的万能机器人》，剧中叙述了一个叫做罗萨姆的公司将机器人作为替代人类劳动的工业品推向市场的故事，引起了世人的广泛关注。于是在1959年美国的一家汽车公司，工业机器人应运而生。美国人英格伯格和德奥尔制造出了世界上第一台工业机器人，他们发现可以让机器人去代替工人一些简单重复的劳动，而且不需要报酬和休息，任劳任怨。接着他们两人合办了世界上第一家机器人制造工厂，生

中国机械发展历史、现状及展望

中国机械发展历史、现状与展望 田博鑫1 （1．大学机械与运载学院工业工程1101班） 摘要: 中国的机械工程技术历史悠久，成就辉煌，不仅对中国的物质文化和社会经济的发展起到了重要的促进作用，而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献。研究该历史，可以以史为鉴，辨清现在，把握中国机械未来的发展。 关键词: 机械原理，机械设计，现代设计方法，传统设计方法，机械发展，古机械，近代机械，现代机械发展史。 Abstract: Chinese mechanical engineering technology has a long history, a brilliant achievement, important role in promoting, but also for the world technology has made significant contribution to the progress of civilization. Research on the history, can take history as a mirror, clear now, grasp the future development of Chinese machinery. ·0前言 中国是世界上机械发展最早的国家之一。传统机械方面，我国在很长一段时期都领先于世界。但到了近代特别是从18世纪初到19世纪40年代，由于经济社会等诸多原因，我国的机械行业发展停滞不前，在这100多年的时间里正是西方资产阶级政治革命和产业革命时期，机械科学技术飞速发展，远远超过了中国的水平。这样，中国机械的发展水平与西方的差距急剧拉大，到十九世纪中期已经落后西方一百多年。经过中国不懈的努力，中国机械工业已经逐步发展成为具有一定综合实力的制造业，初步确立了在国民经济中的支柱地位。。近年来，工程机械产品在不断的更新、换代、升级之时，也已经走进了国际化的轨道。无论在各行各业，国际化已经成为商品贸易的主流趋势。工程机械作为主导国民经济的工程建设的下游行业，也会将产品和技术推向世界。 ·1正文

现代机械的发展历程

世界机械发展史 庞立 摘要：本文按时间顺序从四个阶段叙述世界机械发展的历程，每个时期的机械都有各自的特色，都曾经使得人类社会飞跃发展，促进社会的向前发展，进一步证明了世界机械的发展史与人类文明发展史是紧密相连的，并且对未来机械的发展趋势进行猜想以及揭示 机械发展背后的环境污染问题并且提出解决方案。 关键词：机械发展史原始机械古代机械近代机械现代机械 中图分类号：G642 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2011.09.207 1 前言 机器（machine） ［1］ 由有零件组成的执行机械运动的装置，用来完成有用的机械功或者转化成机械能。机构（machanism）是由 多个构件组成，能实现预期的机械运动。如下图的内燃机的结构 图中曲轴、连杆、活塞和气缸组成了连杆机构；凸轮、顶杆和汽缸 体组成了凸轮机构。由此可见一部机器可能由一种或者多种机 构组成。强调一下机器实现的是能量的转化，而机构实现的是力 与运动的转变。但是从运动的观点来讲，机器和机构并无差别。 习惯上用“机械”（machinery）一词作为机器和机构的总称。 2 世界机械发展的四个阶段 世界机械的发展史与人类文明的发展史紧密相连，这里有必 要简单介绍一下。根据人类文明发展，世界机械的发展史可以分 为四个阶段：第一个阶段发生在大约200万年前至50万年前的这 一阶段称之为原始阶段；第二个阶段发生在大约公元前7000 年 至18 世纪初为古代机械发展阶段；从十八世纪中叶到二十世纪初为近代机械发展阶段，二十世纪初到现代为现代机械发展阶 段。 2.1 原始机械发展阶段 在人类历史的长河中，发生了几次决定人类命运的大革命。 第一次革命发生在大约200万年前至50万年前，人类学会使用了 最简单的机械——石斧、石刀之类的天然工具，劳动造就了人，人 类发现并使用了火，食用熟食使人类更加聪明，而且延长人类的 寿命。 2.2 古代机械发展史 根据考古学家发现公元前7000 年，巴勒斯坦地区犹太人建 立杰里科城，城市文明首次出现在地球上，最早的车轮或许是此 时诞生的。公元前4700年，埃及巴达里文化进入青铜器时代，那 时出现了搬运重物的工具：有滚子、撬棒、（如图a）、滑轮（如图b） 和滑橇等，在建造金字塔时就使用这类工具。介绍古代的机械发 展史不得不介绍中国，公元14 世纪以前，我国的发明创造在数 量、质量上以及发明时间上都是领先的。例如四大发明，指南车 （利用齿轮传动系统，根据车轮的转动，由车上木人指示方向。不 论车子转向何方，木人的手始终指向南方，（如下图c）等等。可 惜15 世纪后，中国仍然处于封建社会，而以英国、法国为代表的 西方国家开始发展自然科学，兴办大学，培养人才。到公元15世 纪，西方的机械科学已超过中国。1698 年英国的萨弗里制成第 一台实用的用于矿井抽水的蒸汽机——“矿工之友”。它开创了 用蒸汽作功的先河。 2.3 近代机械发展史 18 世纪从英国发起的技术革命，是技术发展史上的一次巨