基础知识
等离子弧切割是一种常用的金属和非金属材料切割工艺方法。利用等离子弧的热能实现切割的方法称为等离子弧切割。它利用高速、高温的等离子气流来加热和熔化被切割材料,并借助内部的或者外部的高速气流将熔化材料排开直至等离子气流束穿透背面而形成割口。因此,等离子弧切割过程不是依靠氧化反应,而是靠熔化来切割材料,因而比氧化切割方法的适用范围大得多,能够切割绝大部分金属和非金属材料。
任务实施
一、等离子弧切割工艺
1.气体选择
等离子弧切割在生产中通常使用的离子气体有N2、Ar、N2+H2、N2+Ar,也有用压缩空气、氧气、水蒸气或水作为产生等离子弧的介质。由于氮气价格低廉,故常用,但纯度不低于99.5%。
2.切割电流
切割电流过大,易烧损电极和喷嘴,且易产生双弧,因此对一定的电极和喷嘴有一定合适的电流。切割电流也影响切割速度和割口宽度,切割电流增大会使弧柱变粗,致使切口变宽,易形成V形割口。表10-1列出了等离子弧切割电流与割口宽度的关系。
表10-1 等离子弧切割电流与割口宽度的关系
3.空载电压
空载电压高,易于引弧。切割大厚度板材和采用双原子气体时,空载电压相应要高。空载电压还与割枪结构、喷嘴至工件距离、气体流量等有关。
4.切割速度
切割速度决定于材质板厚、切割电流、气体种类及流量、喷嘴结构和合适的后拖量等。
5.气体流量
气体流量要与喷嘴孔径相适应。气体流量大,利于压缩电弧,使等离子弧的能量更为集中,提高了工作电压,有利于提高切割速度和及时吹除熔化金属。但当气体流量过大时,会因冷却气流从电弧中带走过多的热量,反而使切割能力下降,电弧燃烧不稳定。
6.喷嘴距工件的高度
在电极内缩量一定(通常为2~4 mm)时,喷嘴距离工件的高度一般在6~8 mm,空气等离子切割和水再压缩等离子弧切割的喷嘴距离工件高度可略小。
二、空气等离子弧切割
采用压缩空气作为工作气体的等离子弧切割称为空气等离子弧切割。空气等离子切割机是利用高温、高速、强劲的离子射流将金属快速熔化并随即吹除,形成狭窄割缝,它不但能切割碳钢、铸铁等一般的金属材料,更重要的是能解决不锈钢、高温合金、钛合金、铜、铝及其他有色金属等氧乙炔焰不能切割的问题,而且其切割缝整齐、切口光滑,热量集中、工件变形量小,不改变切口周围材料的物理性能。
1.特点
(1)用压缩空气作为工作气体,来源广,价格低廉,成本低。
(2)空气等离子弧能量大,加之在切割过程中氧与被切割金属发生氧化反应而放热,切割速度快,生产效率高。
(3)压缩空气中的氧极易使电极氧化烧损,故不能采用纯钨极或含氧化物的钨极。
2.切割设备
空气等离子弧切割机及切割设备如图10-3所示。设备组成主要由电源、气源和割炬等组成。
图10-3 空气等离子弧切割机及切割设备
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