《兵工企業(yè)常用焊接方法與設(shè)備使》課件-等離子弧切割

等離子弧切割的原理及特點(diǎn)等離子弧焊接與切割等離子弧焊設(shè)備。知識(shí)回顧：等離子弧焊接與切割1.等離子弧切割的原理

利用等離子弧的熱能實(shí)現(xiàn)切割的方法稱為等離子弧切割。等離子弧與氧--乙炔切割有本質(zhì)上的區(qū)別，它是以高溫、高速的等離子弧為熱源，將被切割件局部熔化，并利用壓縮的高速氣流的機(jī)械沖刷力，將已熔化的金屬或非金屬吹走而形成狹窄切口的過程。等離子弧焊接與切割表7-1等離子弧切割方法及應(yīng)用等離子弧切割方法工作氣體主要用途切割厚度/mm所用電極氬等離子弧切割A(yù)r+H2,Ar+N2

Ar+N2+H2切割不銹鋼、有色金屬及其合金4～150鈰鎢極氮等離子弧切割N2、N2+H20.5～100鈰鎢極空氣等離子弧切割壓縮空氣常用于切割碳鋼和低合金鋼，也可切割不銹鋼、銅、鋁及其合金等0.1～40的碳鋼和低合金鋼純鋯或純鉿等離子弧焊接與切割2.等離子弧切割的特點(diǎn)

等離子弧是一種比較理想的切割熱源，等離子弧切割具有以下特點(diǎn)：

(1)應(yīng)用范圍廣：等離子弧可以切割各種高熔點(diǎn)金屬及其他切割方法不能切割的金屬，如不銹鋼、耐熱鋼、鈦、鉬、鎢、鑄鐵、銅、鋁及其合金等，切割不銹鋼、鋁等厚度可達(dá)200mm以上。

采用轉(zhuǎn)移弧，適用于金屬材料切割；采用非轉(zhuǎn)移弧，既可用于非金屬材料切割，如耐火磚、混凝土、花崗石、碳化硅等，也可用于金屬材料切割。但由于工件不接電源，電弧挺度較差，故能切割的金屬材料厚度較小。等離子弧焊接與切割

(2)切割速度快、生產(chǎn)率高在目前采用的各種切割方法中，等離子弧切割的速度比較快，生產(chǎn)率也比較高。例如，切10mm的鋁板，速度可達(dá)200～300m/h，切12mm厚的不銹鋼，割速可達(dá)100～130m/h。

(3)切割質(zhì)量高等離子弧切割時(shí)，能得到比較狹窄、光潔、整齊、無粘渣、接近于垂直的切口，而且切口的變形和熱影響區(qū)較小，其硬度變化也不大，切割質(zhì)量好。等離子切割設(shè)備等離子弧切割分類。知識(shí)回顧：1.等離子弧焊接與切割等離子切割設(shè)備包括電源、控制箱、水路系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)及割炬等幾部分，其設(shè)備組成如圖7-10所示。1.等離子弧焊接與切割1．等離子切割設(shè)備組成圖7-10等離子切割設(shè)備組成示意圖1-電源；2-氣源；3-調(diào)壓表；4-控制箱；5-氣路控制；6-程序控制；7-高頻發(fā)生器；8-割炬；9-迸水管；10-水源；11-出水管；12-工件等離子弧切割均采用具有陡降外特性的直流電源，并采用直流正接。要求具有較高的空載電壓，一般空載電壓在150～400V之間。電源類型有兩種：一種是專用弧焊整流器電源；另一種可用兩臺(tái)以上普通弧焊發(fā)電機(jī)或弧焊整流器串聯(lián)。（1）

電源

1.等離子弧焊接與切割電氣控制箱主要包括程序控制接觸器、高頻振蕩器、電磁氣閥、水壓開關(guān)等。等離子弧切割過程的控制程序方框圖如圖7-11所示。1.等離子弧焊接與切割

（2）

控制箱

其中高頻振蕩器的作用是用來引弧的，小氣流是為了產(chǎn)生小電弧供電離氣體的。在鎢極與噴嘴間加上一個(gè)較低電壓，當(dāng)把高頻加在鎢極和噴嘴之間時(shí)，便引燃了電極和噴嘴間的小電弧。由于電流很小(20～50A)，故噴嘴不致燒毀。小電弧被小氣流吹出噴嘴，形成一定長度的焰流，用來在工件上對(duì)準(zhǔn)切割位置。當(dāng)在電極與工件間通過大電流（同時(shí)接通大氣流）后，小電弧便轉(zhuǎn)變成高能量等離子弧，此時(shí)高頻電路和小電弧電路全部斷開，以免燒毀噴嘴。1.等離子弧焊接與切割（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)大于2～3L/min，水壓為0.15～0.2MPa。水管設(shè)置不宜太長，一般自來水即可滿足要求，也可采用循環(huán)水。（4）

氣路系統(tǒng)

氣路系統(tǒng)的氣體作用是防止鎢極氧化、壓縮電弧和保護(hù)噴嘴不被燒毀。它由氣瓶、減壓器、流量器及電磁氣閥組成。一般氣體壓力應(yīng)在0.25～0.35MPa。1.等離子弧焊接與切割割炬（也稱割槍）是產(chǎn)生等離子弧的裝置，也是直接進(jìn)行切割的工具。等離子弧割炬如圖7-12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。1.等離子弧焊接與切割（5）割炬

常用的等離子弧切割機(jī)有LG-400-1型、LG-400-2型和空氣等離子弧切割機(jī)LGK8-40型等。離子弧切割機(jī)的型號(hào)可按GB10249-88《電焊機(jī)型號(hào)編制辦法》選用，L表示等離子焊割設(shè)備，G表示切割機(jī)，K表示空氣等離子，400或40表示額定切割電流。1.等離子弧焊接與切割2．常用等離子切割設(shè)備等離子弧切割工藝等離子弧切割設(shè)備。知識(shí)回顧：1.等離子弧焊接與切割（1）等離子弧切割的電極與工作氣體

等離子弧切割的電極材料一般采用鈰鎢極，為減少電極強(qiáng)烈的氧化腐蝕，空氣等離子弧切割一般采用純鋯或純鉿電極。等離子弧切割使用的工作氣體是氮、氬、氫以及它們的混合氣體，其中Ar-H2及N2-H2混合氣切口質(zhì)量最好，但由于氮?dú)鈨r(jià)格低廉，故常用的是氮?dú)?，且氮?dú)饧兌炔坏陀?9.5%。此外，在碳素鋼和低合金鋼切割中，常使用壓縮空氣作為工作氣體的空氣等離子弧切割。1.等離子弧焊接與切割

等離子弧切割工藝（2）等離子弧切割的工藝參數(shù)等離子弧切割的工藝參數(shù)，主要有切割電流、切割電壓、氣體流量、切割速度、噴嘴與割件的距離、鎢極端部與噴嘴的距離等。

1.等離子弧焊接與切割①切割電流和切割電壓

當(dāng)切割電流和切割電壓增加時(shí)，等離子弧功率增大，可切割厚度和切割速度也增大。雖然可以通過提高電流增加切割厚度及切割速度，但單純?cè)黾与娏魇够≈兇?，切口加寬，噴嘴容易燒損，所以切割大厚度工件時(shí)，提高切割電壓更為有效。可以通過調(diào)整或改變切割氣體成分提高切割電壓，但切割電壓超過電源空載電壓2/3時(shí)容易熄弧，因此，選擇的電源空載電壓一般應(yīng)是切割電壓的兩倍。1.等離子弧焊接與切割②切割速度在切割功率不變的前提下，提高切割速度使切口變窄，熱影響區(qū)減小。因此在保證切透的前提下盡可能選擇大的切割速度。③氣體流量

氣體流量要與噴嘴孔徑相適應(yīng)。氣體流量大，利于壓縮電弧，使等離子弧的能量更為集中，提高了工作電壓，有利于提高切割速度和及時(shí)吹除熔化金屬。但氣體流量過大，從電弧中帶走過多的熱量，降低了切割能力，不利于電弧穩(wěn)定。1.等離子弧焊接與切割④噴嘴與割件距離

噴嘴與割件的距離一般為6～8mm，切割厚度較大的工件時(shí)，可增大到10～15mm，空氣等離子弧切割所需距離略小，正常切割時(shí)一般為2～5mm。1.等離子弧焊接與切割

⑤鎢極端部與噴嘴的距離

鎢極端部與噴嘴的距離L稱為鎢極內(nèi)縮量，如圖7-4所示。鎢極內(nèi)縮量是一個(gè)很重要的參數(shù)，它極大地影響著電弧壓縮效果及電極的燒損。內(nèi)縮量越大，電弧壓縮效果越強(qiáng)。但內(nèi)縮量太大時(shí)，電弧穩(wěn)定性反而差。內(nèi)縮量太小，不僅電弧壓縮效果差，而且由于電極離噴嘴孔太近或者伸進(jìn)噴孔，使噴嘴容易燒損，而不能連續(xù)穩(wěn)定地工作。為提高切割效率，在不致產(chǎn)生“雙弧”及影響電弧穩(wěn)定性的前提下，盡量增大電極的內(nèi)縮量，一般取8～11mm為宜。1.等離子弧焊接與切割1.等離子弧焊接與切割材料厚度/mm噴嘴孔徑／mm空載電壓|N切割電流/A切割電壓/V氮?dú)饬髁浚?L/h)切割速度／(m/h)不銹鋼82030453333.5160160230240185220280340120120～125135～1401452100～23001900～22002700250045～5032～4035～4020～25鋁及鋁合金122134802.83.O3.23.521523034024525030035035012513014015044007875～803510紫銅518383.23