文档介绍：第四节等离子弧切割
等离子弧切割----利用高温高冲力的等离子弧作为热源,将被切割工件局部熔化,并立即吹除,随着割炬向前移动而形成狭窄切口来完成切割过程的切割方法。国际统称为PAC (Plasma Arc Cutting)。
等离子弧切割与氧气的切割的不同
氧气切割
等离子弧切割
氧化切割
熔化切割
氧气切割不能切割熔点高、导热性好、氧化物熔点高和粘滞性大的材料。
等离子弧的温度高(可达50000K),目前所有金属材料及非金属材料都能被等离子弧熔化切割。
一、等离子弧切割原理及特点
1. 切割原理:熔化
转移弧
适用于金属材料切割.
非转移弧
既可用于非金属材料切割,也可用于金属材料切割,但由于工件不接电源。电弧挺度差,故能切割的金属材料厚度较小。
2. 特点
切割速度快
是目前常用的切割方法中切割速度最快的。
适应性好
由于等离子弧的温度高、能量集中,所以能切割大部分金属材料,如不锈钢、铸铁、铝、镁、铜等。在使用非转移型等离子弧时还能切割非金属材料,如石块、耐火砖、水泥块等。
切口质量好
等离子弧切割切口窄而平整,产生的热影响区和变形都比较小,所以切割边可直接用于装配焊接。
二、等离子弧切割设备
与等离子弧焊接设备大致相同,由电源、控制系统、割枪、供气和供水系统等组成,其中空气等离子弧切割机(LGK系列)应用最广泛。
:等离子弧切割采用具有陡降或恒流外特性的直流电源。电源空载电压一般为切割时电弧电压的两倍,常用切割电源空载电压为150~400V。。
逆变电源将是切割电源的发展方向。
:与焊枪相似,一般60A以下割枪多采用风冷结构,60A以上割枪多采用水冷结构。割枪中的电极可采用纯钨、钍钨、铈钨棒,也可采用镶嵌式电极。空气等离子弧切割时,采用镶嵌式锆或铪电极。
用途
孔径/nm
孔道比l/d
压缩角/(º)
切割
Ø~
~
30~45
焊接
Ø~
~
30~45
等离子弧切割用喷嘴与焊接用喷嘴的尺寸比较
三、等离子弧切割工艺
离子气的种类和流量
离子气的作用是压缩电弧,防止钨极氧化,吹掉割缝中的熔化金属,保护喷嘴不被烧坏。切割100mm以下的不锈钢、铝等材料时用N2或N2+ Ar,厚度大于100mm用Ar+35%H2。切割厚度小于100mm的不锈钢时,气体流量一般为2500~3500 L/h;切割厚度大于100mm的不锈钢时,气体流量一般为4000L/h。
喷嘴
喷嘴孔径的大小应根据切割工件厚度和气体种类确定。使用Ar+ N2混合气体时,喷嘴孔径可适当小一些,使用N2时应大一些。
空载电压
一般不低于150V,切割厚度大的工件空载电压必须在220V以上,最高可达400V。
电流与电压
I=(30~100) d,切割大厚度工件时,以提高切割电压最为有效。切割电压不大于空载电压的2/3。
切割速度
切割速度应根据等离子弧功率、工件厚度和材质来确定。铝的熔点低,切割速度应快些;钢的熔点较高,切割速度应较慢;铜的导热性好,散热快,故切割速度应更慢些。
喷嘴高度
一般在手工切割时取喷嘴高度为8~10mm;自动切割时取6~8mm。
提高切割质量的途径:
切口宽度和平直度
~,25mm以下不锈钢或铝材,用小电流可得到平直度高的切口,8mm以下板材切口不需加工。
切口毛刺的消除
避免双弧
大厚板切割
提高切割功率,增大离子气流量,采用电流递增或分级转弧,切割前预热等办法。
消除不锈钢切口毛刺可采用增大等离子弧功率、选择合适的离子气流量、保证钨极与喷嘴同心、选择合适的切割速度等方法。·切割铜、铝等导热性好的材料时,不易产生毛刺
良好的切割质量应该是切口面光洁、切口窄,切口上部呈直角、无熔化圆角,切口下部无毛刺(熔瘤)。