等離子弧按壓縮電弧的形式不同,可分為轉移型和非轉移型兩種電弧。通常用轉移型等離子弧切割機來切割金屬材料,其切割原理和典型割槍的示意圖如圖6-10所示。


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一、設備的組成


  等離子弧切割機有手工和機械兩類。其設備由電源、割炬、控制系統、氣路系統及水冷系統組成。機械切割機帶有速度可調的切割小車。手工切割機目前有LG-400等型號,可用于直線和各種幾何形狀的手工切割,切割不銹鋼材的最大厚度為40mm。機械等離子弧切割機目前有LG3-400等型號,可以自動地切割直線和圓形,也可以通過仿形和數控裝置來切割任何形狀的工件,切割不銹鋼的最大厚度為40~60mm。其切割圓的直徑從200mm到1000mm。國產幾種等離子弧切割機的技術參數見表6-9。


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  等離子弧切割槍與等離子弧焊焊槍相同。一般由電極、電極夾頭、噴嘴、冷卻水套、中間絕緣體和氣、水管等組成。割槍中工作氣體的進入可以軸向通入或切線旋轉吹人,或者兩者組合吹入。用得最多的是切線旋轉吹人式送氣,它對等離子弧的壓縮效果最好。割槍中電極要與噴嘴保持同軸,噴嘴內同時要通過工作氣體和切割氣體,所以對噴嘴的質量要求較高。它關系到切割能力、切口質量和噴嘴的壽命。過去通常采用釷鎢絲棒(牌號為WT-15或WT-20)作為電極材料,但放射元素對人體健康有影響,現在已停止使用。值得推薦的是鈰鎢絲棒(WCe-20~WCe-40)和錸鎢絲棒(W-1Re或W-3Re)材料。電極直徑的選擇與最大許用電流有關,見表6-10。


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二、工藝參數的選擇


 1. 氣體的選擇


   目前等離子弧切割常用的氣體有氮、氫、氬及其混合氣體,見表6-11。其中氮氣價格最低,使用時危險性小,應用最為廣泛。要選用國家標準(GB/T 3864-2008)的氮氣,否則易燒損噴嘴和電極。切割氣體在弧柱和噴嘴內壁之間起隔熱和絕緣作用,對電弧進行壓縮,保證電弧穩定燃燒;同時又是電離介度和電弧的熱導體,使工件加熱后迅速熔化;并且通入的氣體還對電極起到冷卻作用。在同樣的工藝條件和相近的工藝參數下,氮氣氣體流量對切割質量的影響參見表6-12。


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 2. 工藝參數


   用等離子弧切割不銹鋼時,切割工藝參數要選擇適當,可以使切割的金屬表面光滑,掛渣不嚴重,切口縫隙狹窄。有關切割不銹鋼板的工藝參數見表6-13。如果參數選擇不當,除了切割質量不能得到保證外,還會在切割過程中產生雙弧現象,甚至中斷切割,嚴重時燒損噴嘴和電極。


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   切割速度是影響切割質量的重要因素。在功率不變的情況下,提高切割速度,可使切口受熱小,切口變窄,熱影響區縮小。但切割速度過快,不能割透工件。若切割速度太慢,除生產效率低外,還會造成切口表面粗糙和掛渣現象。切割速度對切割質量的影響見表6-14。


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 3. 操作技術


   切割前應將起割點清理干凈,保持良好導電狀態。對于大厚度工件,最好用小電弧在起割點預熱一下,然后再進行切割。


   切割應從工件邊緣開始,待工件邊緣割穿后再移動割炬。若不允許從板的邊緣切割,則應事先在切割鋼板的待切割起點處鉆直徑約1~5mm的小孔,否則由于等離子弧強大的吹力,使熔渣四下飛濺,操作難以進行。


   電極尖端至噴嘴端面的距離控制在10~15mm。合適的距離可以使電弧在噴嘴內得到良好的壓縮,能量集中,從而提高等離子弧的溫度,增大切割能力。


   噴嘴至工件距離不大于10mm。距離過大會影響電弧功率的有效利用,使切割能力降低;距離過小,使操作者難以控制。


   割炬在整個切割過程應與受割工件表面保持垂直,不然切口發生偏斜且不光潔,還在切口底面易造成熔瘤。為了提高切割質量和增加生產效率,通常可將割炬在切口所在平面內向切割方向相反的方向傾斜一個角度(0~45°)。切割薄板時,后傾角應大些,切割厚板時,后傾角應小些。




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