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(lái)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)所有金屬和非金屬的熔點(diǎn)。因此，等離子弧切割過(guò)程不是靠氧化反應(yīng)，而是靠熔化來(lái)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(hù)氣體，工作氣體與切割氣體從同一噴嘴內(nèi)噴出。引弧時(shí)，噴出小氣流等離子作為電離子介質(zhì)，切割時(shí)則同時(shí)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(jī)和空氣等離子弧切割機(jī)。

非氧化性氣體（H₂、Ar+H₂、N₂、N₂+H₂、N₂+Ar等）等離子鈦切割機(jī)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(jì)80年代中期起，我國(guó)生產(chǎn)出各種功率、不同品種的空等離子弧切割機(jī)，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(jī)包括電源、控制系統(tǒng)（控制箱）、水路系統(tǒng)、氣語(yǔ)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(dá)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(guò)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(zhǎng)，一般自來(lái)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(hù)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(duì)等離子弧的壓縮和穩(wěn)定有重要影響。當(dāng)噴嘴孔徑過(guò)小、孔道長(zhǎng)度太長(zhǎng)時(shí)，等離子弧不穩(wěn)定，甚至不能引弧，且容易發(fā)生"雙弧"。