等離子弧切割原理與設(shè)備組成

一、等離子弧切割原理

等離子弧切割的原理是利用高速、高溫和高能的等離子氣流來加熱并熔化被切割材料，再借助內(nèi)部或外部的高速氣流或水流將熔化材料排除而形成切口。等離子弧柱的溫度遠遠超過所有金屬和非金屬的熔點。因此，等離子弧切割過程不是靠氧化反應(yīng)，而是靠熔化來切割材料，所以比氧—乙炔焰切割方法適用范圍大得多，能切割絕大部分金屬和非金屬材料。

等離子弧切割可采用轉(zhuǎn)移弧和非轉(zhuǎn)移弧。前者適用于切割金屬材料，后者多用于切割非金屬材料。這種等離子弧切割不用保護氣體，工作氣體與切割氣體從同一噴嘴內(nèi)噴出。引弧時，噴出小氣流等離子作為電離子介質(zhì)，切割時則同時噴出大氣流氣體以排除熔化材料。切割金屬薄板，可采用微束等離子弧。

二、等離子弧切割設(shè)備組成

等離子弧切割設(shè)備按工作氣體分為非氧化性氣體等離子弧切割機和空氣等離子弧切割機。

非氧化性氣體（H₂、Ar+H₂、N₂、N₂+H₂、N₂+Ar等）等離子鈦切割機主要適用于厚度較大的不銹鋼和鋁合金等有色金屬的切割。

自20世紀80年代中期起，我國生產(chǎn)出各種功率、不同品種的空等離子弧切割機，可以采用取之不盡的干燥空氣經(jīng)壓縮作為工作氣這，可用于切割不銹鋼和鋁合金，也適用于切割碳素鋼和低合金鋼等。

等離子弧切割機包括電源、控制系統(tǒng)（控制箱）、水路系統(tǒng)、氣語系統(tǒng)及割炬等，其外部接線如圖11-5所示。

1.電源

電源應(yīng)具有陡降的外特性曲線。等離子弧的工作電壓比電弧焊要.為100~200V。為了維持這種高電壓電弧的穩(wěn)定燃燒，空載電壓在150~400V。切割大厚度板用的大功率電源要求空載電壓高達500V。

2.控制箱

控制箱主要包括程序控制接觸器、高頻振蕩器和電磁氣閥、水壓開關(guān)等。等離子弧切割過程的控制程序方框圖如圖11-6所示。

3.水路系統(tǒng)

由于等離子弧切割的割炬在10000℃以上的高溫下工作，為保持

正常切割必須通水冷卻，冷卻水流量應(yīng)為2~3 L/min，水壓為0.15～0.2MPa。水管設(shè)置不宜太長，一般自來水即可滿足要求，也可采用循環(huán)水。

4.氣路系統(tǒng)

氣路系統(tǒng)的作用是防止鎢極氧化、壓縮電弧和保護噴嘴不被燒毀，一般氣體壓力應(yīng)在0.25~0.35MPa。

5.割火巨

等離子弧割炬（也稱割槍）的構(gòu)造如圖11-7所示，主要由本體、電極組件、噴嘴和壓帽等部分組成。其中噴嘴是割炬的核心部分，其結(jié)構(gòu)形式和幾何尺寸對等離子弧的壓縮和穩(wěn)定有重要影響。當噴嘴孔徑過小、孔道長度太長時，等離子弧不穩(wěn)定，甚至不能引弧，且容易發(fā)生"雙弧"。