淺談等離子坡口切割

1、精選文檔淺談等離子坡口切割摘要：為提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，鋼板的熱切割目前已經(jīng)接受數(shù)控切割。對(duì)于有坡口的零件，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)接受在數(shù)控切割機(jī)上直接切割坡口的技術(shù)，其接受的主要功能部件是回轉(zhuǎn)割炬。該技術(shù)能自動(dòng)調(diào)整割炬角度，從而保證各種零件坡口尺寸的要求，達(dá)到切割坡口的目的。本文從等離子切割的生產(chǎn)現(xiàn)狀動(dòng)身，以等離子的切割原理、坡口切割的影響因素以及等離子切割存在的問(wèn)題三方面簡(jiǎn)潔的介紹了數(shù)控等離子切割技術(shù)。關(guān)鍵詞：等離子 坡口切割 切割問(wèn)題 序言隨著數(shù)控切割機(jī)的普及，使鋼材的數(shù)控切割變得越來(lái)越便利快捷，數(shù)控切割機(jī)的高效切割效率、切割質(zhì)量和鋼材利用率得到有效提高。但是隨著中國(guó)制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)的需要，

2、坡口切割被提到各個(gè)設(shè)備生產(chǎn)加工焊接企業(yè)的日程上來(lái)。從前，企業(yè)在進(jìn)行零件焊接時(shí)，假如需要焊接坡口，則一般使用人工手動(dòng)進(jìn)行切割或打磨而成，即使使用電動(dòng)刨，也難免消滅被多次加工的狀態(tài)，嚴(yán)峻阻礙的后續(xù)工序的加工和生產(chǎn)，我們習(xí)慣上將它稱作傳統(tǒng)形式的加工。特殊是企業(yè)大量的開(kāi)頭普及自動(dòng)焊接等高效焊接設(shè)施設(shè)備后，這種沖突也變的越來(lái)越突出。 傳統(tǒng)形式的加工：先進(jìn)行零件數(shù)控垂直切割，然后在進(jìn)行轉(zhuǎn)移到人工操作平臺(tái)上，操作工人依據(jù)圖紙上標(biāo)明的坡口形式和角度計(jì)算出切割的角度偏移量，使用半自動(dòng)切割機(jī)或電動(dòng)刨等進(jìn)行加工，但當(dāng)遇見(jiàn)零件的外形為弧形或圓弧形時(shí)，就需要再次調(diào)整加工設(shè)備的狀態(tài)(姿勢(shì))等，整體完成一個(gè)零件的

3、坡口加工可能是數(shù)控切割機(jī)切割這個(gè)零件的好幾倍甚至十幾倍的時(shí)間。同時(shí)，在這個(gè)加工中，經(jīng)常消滅坡口角度的變化不統(tǒng)一等影響自動(dòng)焊接的質(zhì)量變化的因素，造成消滅多種形式焊接上的問(wèn)題。 數(shù)控坡口切割：通過(guò)數(shù)控切割機(jī)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換加工割炬的加工狀態(tài)，在切割中實(shí)現(xiàn)一次（V型坡口）或二次（Y/X）切割,直接將零件加工成型，其由于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)控技術(shù)的原理下完成，故而對(duì)于零件的外形（外形）將不會(huì)受到任何限制。通過(guò)對(duì)比，數(shù)控等離子的坡口切割技術(shù)在鋼材加工方面所表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)越性顯而易見(jiàn)，下面我將從等離子坡口切割原理、等離子坡口切割的影響因素以及等離子切割從在的問(wèn)題三方面進(jìn)行簡(jiǎn)潔論述。正文等離子切割原理：等離子體：等

4、離子體實(shí)際上是一種物質(zhì)在外界作用下，而分解成正離子，負(fù)離子，電子的混合體，也可以說(shuō)是物質(zhì)的第四態(tài)。等離子弧是高能密度的壓縮電弧，本質(zhì)是一種電弧。切割原理：等離子弧切割時(shí)以高溫高速的等離子弧為熱源，將被切割的金屬局部溶化，并同時(shí)用告知?dú)饬鲗⑷刍慕饘俅底咝纬瑟M窄的切口的一個(gè)過(guò)程。在高溫、強(qiáng)電場(chǎng)條件下產(chǎn)生的等離子弧，經(jīng)機(jī)械壓縮、熱壓縮和磁壓縮，使弧柱電流密集，產(chǎn)生極高的溫度和高速氣流，高溫、高速的等離子弧焰流使工件熔化，并被吹離基體形成割縫。等離子氣：又稱作切割氣，是排出噴嘴孔的被電離的氣體。下圖是等離子切割頭的簡(jiǎn)圖（圖1）。圖中簡(jiǎn)潔的說(shuō)明白等離子切割頭的基本構(gòu)造。屏蔽氣（Secondary Ga

5、s），也叫愛(ài)護(hù)氣，是用來(lái)將切割區(qū)域與大氣隔離，使獲得的切割面更清潔。愛(ài)護(hù)氣體參與等離子切割過(guò)程。圍繞等離子弧，并使之進(jìn)一步向核心壓縮。進(jìn)一步掛念割嘴冷卻。在切割面四周形成一個(gè)小氣罩，使其與氧氣隔離。愛(ài)護(hù)氣種類的選擇取決與等離子氣。圖1等離子坡口切割的影響因素：一、板材厚度：等離子切割對(duì)板材的厚度有肯定的要求，隨著切割電流的增大，等離子所能切割的板材厚度范圍也在變化。而要切割較厚的板材又需要比較大的電流，這就形成了切割電流與切割厚度的相互牽制，使得等離子切割受到肯定的約束。在坡口切割方面，這個(gè)限制更加明顯，用同樣的切割電流，直切的板材厚度范圍要比坡口切割的板材厚度范圍大一些。例如：在切割電流為2

6、60A時(shí)，直切的板材厚度范圍為6-32mm，但在某個(gè)特定的坡口下，由于有破口的存在會(huì)使實(shí)際切割的板材厚度范圍縮小很多，角度越大，這個(gè)厚度范圍就越窄。二、切割角度：切割角度方面，就目前我所接觸到的我們廠的數(shù)控等離子切割機(jī)，它們的切割角度范圍都在±50°，大于這個(gè)角度機(jī)床無(wú)法切割。我個(gè)人認(rèn)為有兩方面緣由：1、目前的機(jī)械結(jié)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)更大角度的搖擺及回轉(zhuǎn)，并且機(jī)械結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單程度是隨著機(jī)械動(dòng)作的簡(jiǎn)單程度而變得更加簡(jiǎn)單。2、鋼結(jié)構(gòu)焊接方面對(duì)于坡口的要求大都在0-60°，所以從設(shè)計(jì)角度動(dòng)身，從實(shí)際需求角度動(dòng)身，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的最優(yōu)化設(shè)計(jì)使其根本目的，那些不經(jīng)常用的或是不用的的角度就沒(méi)

7、有存在的必要了。結(jié)合上面兩方面的緣由，簡(jiǎn)潔分析在這個(gè)切割角度范圍內(nèi)，坡口角度對(duì)坡口切割的影響：在同一切割電流，同樣的板材厚度下，隨著切割角度的增大，角度補(bǔ)償值也會(huì)隨之增大，這就使得在切割時(shí)坡口角度值存在較大的誤差，對(duì)工件整體尺寸也有很大的影響，例如表1；而且目前的等離子坡口切割所使用的數(shù)據(jù)庫(kù)也只是一個(gè)參考值，在實(shí)際切割時(shí)，還存在很多未定因素。表1 坡口角度補(bǔ)償表三、切割電流：切割電流的大小范圍表達(dá)了機(jī)床的切割力量。安培 電路中電子流量（每秒鐘通過(guò)的電子量）的計(jì)量單位。對(duì)某一確定厚度的材料, 如切割電流增大，切割速度必需相應(yīng)提高。對(duì)某一確定厚度的材料, 如加大切割電流，掛渣將會(huì)削減。對(duì)某一確定厚

8、度的材料, 選擇較低電流切割，通常能獲得較好的切面質(zhì)量以及上口質(zhì)量。正常狀況下消耗件使用壽命為低電流消耗件高于高電流消耗件，在使用氧氣切割時(shí)尤其顯著。四、割炬高度：穿孔高度和切割高度穿孔高度即指穿孔時(shí)割炬到被切割板材表面的初始距離（如圖2）。切割高度是指切割時(shí)割炬到被切割板材表面要保持的距離（如圖2）?；焊叨劝盐毡O(jiān)控高度把握器電路電壓，并對(duì)其作相應(yīng)的調(diào)控。割炬高度影響切割面垂直度以及其它切割質(zhì)量?；焊叨劝盐帐鞘垢罹嬖诓黄秸陌宀纳吓c工件保持恒定的距離（高度）如圖3。 圖2 圖3割炬高度對(duì)切割面斜角的影響效果，如圖（4）。圖4上面的切個(gè)電流和割炬高度只是在直切方面的影響，而在破口切割方面，兩

9、者的影響會(huì)被放大，會(huì)更為嚴(yán)峻。切割問(wèn)題一、掛渣掛渣就是沒(méi)有完全從割縫中吹掉的被切割材料。表現(xiàn)為3種形式：高速掛渣: 小硬珠狀。 低速掛渣: 大泡狀，集結(jié)于割縫底部。上口熔渣: 在切割面上口呈稍微積渣。 1、速度偏低形成的掛渣（圖5）球狀掛渣，積累量大。能大塊去除，且簡(jiǎn)潔去除 。造成緣由：電流過(guò)大、速度過(guò)慢、切割高度偏低 解決方法：使用更小規(guī)格的割嘴、提高速度、調(diào)高弧壓圖52、 速度偏高形成的掛渣（圖6）掛渣呈細(xì)卷狀，且難于去除。造成緣由:割嘴損壞、電流過(guò)小、速度過(guò)快、切割高度偏高解決方法:更換割嘴、使用更大規(guī)格的割嘴、減小速度、降低弧壓圖63、 上端熔渣 (Spatter)上端熔渣在割縫兩邊均

10、可見(jiàn)，通常上端熔渣僅存在于空氣等離子切割。逐步減小弧壓（最多不超過(guò)5V），直到上端熔渣消逝。2、 斜角問(wèn)題切割面斜角是切割面相對(duì)于垂直線之間的夾角。假如切割確定直，那么應(yīng)當(dāng)達(dá)到0°夾角。標(biāo)準(zhǔn)的夾角在一個(gè)矩型的四邊應(yīng)當(dāng)達(dá)到4°。切割高度與切割斜角的關(guān)系見(jiàn)圖4.切割面斜角過(guò)大，緣由大致如下：噴嘴已損壞、割炬與被切割材料表面不垂直、切割方向錯(cuò)。（與渦流環(huán)方向不符）、切割電流過(guò)高/過(guò)低、切割高度過(guò)高/過(guò)低、切割速度過(guò)快/過(guò)慢。三、拐角灼燒在坡口切割中常見(jiàn)問(wèn)題之一，主要緣由是切割速度過(guò)高、切割拐角愛(ài)護(hù)太小?？偨Y(jié)目前，在國(guó)內(nèi)有多家切割機(jī)廠商開(kāi)發(fā)出了坡口切割設(shè)備，其中銷售數(shù)量最多的仍就是獨(dú)資或合資的切割機(jī)企業(yè)，他們具備優(yōu)越的技術(shù)研發(fā)和實(shí)際閱歷，能夠?qū)崿F(xiàn)從把握系統(tǒng)（CNC）、電器把握規(guī)律、機(jī)械設(shè)計(jì)等自主研發(fā)和測(cè)試。國(guó)內(nèi)其他地切割機(jī)廠家相對(duì)起步較晚，雖然經(jīng)過(guò)最近幾年的積累，能