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    等离子弧切割方法

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    等离子弧切割方法

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    在切割不同材料时,须根据被切割材料的品种和对切口质量的要求选择相应的等离子弧切割。常用的几种等离子弧气体元素的物理性质如表所示:

     

     

     
    密度(g/cm3)
    沸点(℃)
    比热(cal/g ℃)
    导热系数(cal/cms ℃)
    Ar
    1.784×10-3
    -185.7
    0.125
    0.416×10-4
    H2
    0.09×10-3
    -252.61
    3.45
    4.06×10-4
    N2
    1.25×10-3
    -195.8
    0.247
    0.6×10-4
    O2
    1.429×10-3
    -218.83
    0.218
    0.59×10-4
    1、  氩-氢等离子弧切割
       氩-氢等离子弧切割的离子气,以氢气为主,加入20-35%的氢作为辅助气体,由于氩气是惰性气体,即使在电弧高温下也不与金属材料进行化学反应,因此能很好地保护切口处的材质不变,另一方面,氩气的引弧性和稳弧性都很好,可保持电弧稳定。但是,由于使用惰性气体,熔瘤不易脱离,与其它等离子弧切割机相比,其无渣切割条件区较窄。在切割5mm以下的薄板时,切口常附有大的熔瘤。切割速度约为其它等离子弧切割方法的一半。
    2、  氮气等离子弧切割
       氮气等离子弧在欧美国家已普遍用于非铁金属的切割。由于用氮做等离子气,切口表面因产生氮化层而改变颜色。在切割不锈钢时,可获得良好的切口;切割铝时,切口较粗糙,切口上亦因氮化而变色。使用的切割电流从10A到1000A,最大切割厚度可达100mm。
       与氩-氢等离子弧相比,氮气等离子弧的除渣条件范围较宽,所以不易产生熔瘤。切割不锈钢时,如果工艺参数不当,氮化后变为固体的熔瘤粘附在钢板上,使除渣很麻烦。
       在喷咀耐用性方面,在各种等离子弧切割方法中,氮气等离子弧切割具有在喷咀较粗糙时仍可使用的特点。
       切割普通板材时,因切口被氮化,而熔瘤又以细蚕状粘附,只在快速切割时切口良好,故通常情况下不采用。
       氮气等离子弧主要用于切割不锈钢,由于使用方便,因而也多用于手工切割。此外还用作海底油管、螺旋管等连续生产线的切割。
       作为氮气等离子弧的一种变型,是在电弧周围通以CO2,这样可使脱渣性变好;另一种变型是喷水式,即将水直接喷在弧柱上,以增加电弧集中性及减少熔瘤。喷水式的缺点是割炬结构复杂,能量损失多。
    3、  氧气等离子弧切割
       氧气等离子弧是用氧作离子气,在切割要素中增加了氧化燃烧反应,用于不锈钢和铝时切口非常粗糙,不能使用。然而切割普通钢材时可以获得良好切口,不必担心切口氮化。由于氧的反应强烈,所以不粘附熔瘤,不仅切割普通钢材如此,切割不锈钢及铝也一样。由于氧气等离子弧切割脱渣条件范围宽,所以使用最方便。由于利用了氧化燃烧反应,其切割速度比其它等离子弧快,对于一般的厚度,切割速度都在1m/min以上。
       采用氩-氢等离子弧、氮气等离子弧、氧气等离子弧三种方法切割不锈钢,当电流为250A时,板厚与切割速度关系示于图6,可供参考。
       氧气等离子弧切割主要用于普通钢材,由于切割速度快,通常将割炬装在数控切割机、光电跟踪切割机上,而不适用于手工操作。
    4、  空气等离子弧切割
       由于空气是氮与氧的混合气,所以其特征介于氧气等离子弧与氮气等离子弧之间。
       例如,不锈钢的切口没有氧气等离子弧那样的粗糙,但却因氮化而变黑,与氧气等离子弧一样,脱渣的条件范围宽,熔瘤少。切割速度虽然比氧气等离子弧慢10-15%,但在等离子弧切割方法中仍是较快的。
       用于切割普通碳钢时,因切口氮化,可能给焊接带来问题,需要注意。
    空气等离子弧切割对于薄板和厚板的切割,既方便又经济,现在正逐渐成为主要的切割方法。

     

     

     
    氩-氢等离子弧
    氮气等离子弧
    空气等离子弧
    氧气等离子弧
    除渣条件范围
    稍窄
    稍宽
    熔瘤的剥离子性
    不好
    不好,特别是不锈钢切割,氮气很难处理
    较好
    切割速度
    较慢
    较快
    实用可切的厚板
    4~150mm
    0.5~100mm
    0.5~40mm
    0.5~40mm
    电极寿命
    稍短
    电极材料
    锆、铪
     

     

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