等离子弧切割 (2)精选文档.ppt

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1、等离子弧切割本讲稿第一页，共十八页等离子弧切割与氧气的切割的不同氧气切割氧气切割等离子弧切割等离子弧切割氧化切割氧化切割熔化切割熔化切割氧气切割不能切割熔点高、导热性好、氧化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。物熔点高和粘滞性大的材料。等离子弧的温度高等离子弧的温度高(可达可达50000K)，目，目前所有金属材料及非金属材料都能被前所有金属材料及非金属材料都能被等离子弧熔化切割。等离子弧熔化切割。本讲稿第二页，共十八页一、等离子弧切割原理及特点一、等离子弧切割原理及特点一、等离子弧切割原理及特点一、等离子弧切割原理及特点 1.1.切割原理：熔化切割原理：熔化转移弧转

2、移弧适用于金属材料适用于金属材料切割切割.非转移弧非转移弧既可用于非金属材料切割，也可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，故能切不接电源。电弧挺度差，故能切割的金属材料厚度较小。割的金属材料厚度较小。本讲稿第三页，共十八页2.2.特点特点切割速度快切割速度快是目前常用的切割方法中切割速度最快的。是目前常用的切割方法中切割速度最快的。适应性好适应性好n由于等离子弧的温度高、能量集中，所以能切割大部分金属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材料，如不锈钢、铸铁

3、、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。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。小，所以切割边可直接用于装配焊接。本讲稿第四页，共十八页 二、等离子弧切割设备二、等离子弧切割设备二、等离子弧切割设备二、等离子弧切割设备与与等等离离子子弧弧焊焊接接设设备备大大致致相相同同，由由电电源源、控控制制系系统统、割割枪枪、供供气气和和供供水水系系统统等等组组成成，其其中中空空气气等等离离子子

4、弧弧切切割割机机（LGK系系列）应用最广泛。列）应用最广泛。本讲稿第五页，共十八页1.1.电源电源电源电源：等离子弧切割采用具有陡降或恒流外特性的直流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。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电源空载电压为150150400V400V。空气等离子弧切割一般要配用大。空气等离子弧切割一般要配用大于于1.5kW1.5kW的空气压缩机。的空气压缩机。逆变电源将是切割电源的发展方向。逆变电源将是切割电源的发展方向。本讲稿第六页，共十八页 2.2.2.2.割割割割枪枪枪枪：与与焊焊枪

5、枪相相似似，一一般般60A60A以以下下割割枪枪多多采采用用风风冷冷结结构构，60A60A以以上上割割枪枪多多采采用用水水冷冷结结构构。割割枪枪中中的的电电极极可可采采用用纯纯钨钨、钍钍钨钨、铈铈钨钨棒棒，也也可可采采用用镶镶嵌嵌式式电电极极。空空气气等等离离子子弧弧切切割割时时，采用镶嵌式锆或铪电极。采用镶嵌式锆或铪电极。用 途 孔径nm 孔道比ld 压缩角()切 割 0.82.0 2.02.5 3045 焊 接 2.55.0 1.51.8 3045等离子弧切割用喷嘴与焊接用喷嘴的尺寸比较等离子弧切割用喷嘴与焊接用喷嘴的尺寸比较本讲稿第七页，共十八页三、等离子弧切割工艺三、等离子弧切割工艺三

6、、等离子弧切割工艺三、等离子弧切割工艺离子气的种离子气的种类和流量类和流量n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。切割被烧坏。切割100mm以下的不锈钢、铝等材料时用以下的不锈钢、铝等材料时用N2或或N2+Ar,厚度大于厚度大于100mm用用Ar+35%H2。切割厚度小于。切割厚度小于100mm的不锈钢时，气体流量一般为的不锈钢时，气体流量一般为25003500 Lh；切割厚度大于；切割厚度大于100mm的不锈钢时，气体流量一般为的不锈钢时，气体流量一般为4000Lh。喷嘴喷嘴喷嘴孔径

7、的大小应根据切割工件厚度和气体种类确定。使用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，混合气体时，喷嘴孔径可适当小一些，使用喷嘴孔径可适当小一些，使用N2时应大一些。时应大一些。空载电压空载电压一般不低于一般不低于150V，切割厚度大的工件空载电压必须在，切割厚度大的工件空载电压必须在220V以上，最高可达以上，最高可达400V。电流与电压电流与电压I=(30100)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，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大于空载电压的23。切割速度切割速度切割速度应根据等离子弧功率、工件厚度和

8、材质来确定。铝的熔点低，切割速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。速度应更慢些。喷嘴高度喷嘴高度一般在手工切割时取喷嘴高度为一般在手工切割时取喷嘴高度为810mm；自动切割时取；自动切割时取68mm。本讲稿第八页，共十八页本讲稿第九页，共十八页提高切割质量的途径：提高切割质量的途径：提高切割质量的途径：提高切割质量的途径：切口宽度和平切口宽度和平直度直度n为氧气切割的为氧气切割的1.52.0倍，倍，25mm以下不锈

9、钢或铝材，用小电流可得到平以下不锈钢或铝材，用小电流可得到平直度高的切口，直度高的切口，8mm以下板材切口不需加工。以下板材切口不需加工。切口毛刺的消除切口毛刺的消除避免双弧避免双弧大厚板切割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。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。钨极与喷嘴同心、选择合适的切割速度等方法。切割铜、铝等导热性好的材切割铜、铝

10、等导热性好的材料时，不易产生毛刺料时，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、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，切口下部无毛刺无熔化圆角，切口下部无毛刺(熔瘤熔瘤)。本讲稿第十页，共十八页对于确定厚度的板材，切割电流越大，则切割速度越快。高对于确定厚度的板材，切割电流越大，则切割速度越快。高切割速度使切口变窄、热影响区减小。应尽可能选择大的切割速切割速度使切口变窄、热影响区减小。应尽可能选择大的切割速度。度。切割大厚度工件时，提高切割电压更为有效。切割大厚度工件时，提高切割电压更为有效。建议：建议：建议：建议：(1)常用结构材料用

11、空气等离子弧切割，不考虑常用结构材料用空气等离子弧切割，不考虑 用其它气体；用其它气体；(2)大厚度板材的批量切割，宜用（数控）自动大厚度板材的批量切割，宜用（数控）自动 等离子弧的水下切割（水再压缩等离子弧切等离子弧的水下切割（水再压缩等离子弧切 割）。割）。本讲稿第十一页，共十八页喷嘴高度一般为喷嘴高度一般为6 8mm，空气等离子弧切割所需高度略，空气等离子弧切割所需高度略小，正常切割时一般为小，正常切割时一般为2 5mm。空气等离子切割时还可以将。空气等离子切割时还可以将喷嘴与工件接触，即喷嘴贴着工件表面滑动，这种切割方式称接喷嘴与工件接触，即喷嘴贴着工件表面滑动，这种切割方式称接触切割

12、或笔式切割，切割厚度约为正常切割时的一半。触切割或笔式切割，切割厚度约为正常切割时的一半。本讲稿第十二页，共十八页 等等离离子子弧弧切切割割过过程程中中会会产产生生噪噪音音、烟烟尘尘、弧弧光光及及金金属属蒸蒸气气等等公公害害，对对环环境境造造成成严严重重的的污污染染，在在大大电电流流切切割割或或切切割割有有色色金金属属时时情情况况尤尤为为严严重重。除除水水再再压压缩缩等等离离子子弧弧切切割割外外，水水面面上上切割及水面下切割也是抑制污染的方法。切割及水面下切割也是抑制污染的方法。等离子弧的焊接与切割的安全问题：等离子弧的焊接与切割的安全问题：等离子弧的焊接与切割的安全问题：等离子弧的焊接与切割

13、的安全问题：（2 2）等离子弧较其它）等离子弧较其它电弧的光辐射强度更大，尤其是紫外线电弧的光辐射强度更大，尤其是紫外线强度强度，除罩黑色目镜外，最好加上吸收紫外线的专门镜片。，除罩黑色目镜外，最好加上吸收紫外线的专门镜片。（1 1）等离子弧焊接和切割用电源的）等离子弧焊接和切割用电源的空载电压较高，有空载电压较高，有电击的危险。电击的危险。电源在使用时必须可靠接地，焊枪枪体或割枪电源在使用时必须可靠接地，焊枪枪体或割枪枪体与手触摸部分必须可靠绝缘。枪体与手触摸部分必须可靠绝缘。本讲稿第十三页，共十八页 （3 3）等离子弧会产生高强度、高频率的）等离子弧会产生高强度、高频率的噪声噪声噪声噪声，

14、尤其采用大功，尤其采用大功率等离子弧切割时，其噪声更大。率等离子弧切割时，其噪声更大。等离子弧焊接和切割过程伴随有大量气化的等离子弧焊接和切割过程伴随有大量气化的金属蒸气、臭金属蒸气、臭氧、氮化物氧、氮化物等，应有良好的通风设备、措施。等，应有良好的通风设备、措施。一般手工切割或自动切割工作台附近要配备抽风系统，但一般手工切割或自动切割工作台附近要配备抽风系统，但排出的废气仍然对环境造成污染。排出的废气仍然对环境造成污染。切割时，在栅格工作台下方还可安置排风装置，也可切割时，在栅格工作台下方还可安置排风装置，也可以采取水中切割方法。以采取水中切割方法。（4 4）等离子弧焊接和切割都采用）等离子

15、弧焊接和切割都采用高频振荡器高频振荡器高频振荡器高频振荡器引弧，应注引弧，应注意高频电磁场的生理伤害。意高频电磁场的生理伤害。本讲稿第十四页，共十八页四、其它等离子弧切割形式：四、其它等离子弧切割形式：四、其它等离子弧切割形式：四、其它等离子弧切割形式：双气流等离子弧切割：双气流等离子弧切割：电弧得到进一步的压缩，有利于吹电弧得到进一步的压缩，有利于吹除割渣，具有双弧倾向小、切割速度快、切口上沿圆度小等优除割渣，具有双弧倾向小、切割速度快、切口上沿圆度小等优点。点。离子气一般用氩、氮或氩离子气一般用氩、氮或氩+氢，外层气体根据所切金氢，外层气体根据所切金属选用，如切割普通钢材可用空气、氧气或氮

16、气，切割不属选用，如切割普通钢材可用空气、氧气或氮气，切割不锈钢可用氮气、二氧化碳或氩锈钢可用氮气、二氧化碳或氩+氢，切割铝合金可用氩氢，切割铝合金可用氩+氢、氢、氮气或二氧化碳。氮气或二氧化碳。本讲稿第十五页，共十八页水射流等离子弧切割：水射流等离子弧切割：以高以高速水流射向电弧，使电弧再次速水流射向电弧，使电弧再次受到强烈压缩，温度随之可升受到强烈压缩，温度随之可升达达30000 30000。离子气通常用。离子气通常用N N2 2。具有切口质量高、喷嘴损耗少、具有切口质量高、喷嘴损耗少、可提高切割速度、双弧倾向小等可提高切割速度、双弧倾向小等优点。优点。本讲稿第十六页，共十八页氧流等离子弧

17、切割：氧流等离子弧切割：氧氧的燃烧作用，可以增加切割的燃烧作用，可以增加切割速度。速度。水幕等离子弧切割水幕等离子弧切割：可将等离子弧置于水：可将等离子弧置于水幕中或直接将工件置于幕中或直接将工件置于5075mm的水下，可获的水下，可获得以下好处：烟雾减少、喷嘴寿命增加、噪音得以下好处：烟雾减少、喷嘴寿命增加、噪音降低。例如水幕可将降低。例如水幕可将115dB的噪音降低至的噪音降低至96dB，水下切割可降低至，水下切割可降低至8552dB。水幕等离子弧切割的压缩程度、切口水幕等离子弧切割的压缩程度、切口质量和切割速度提高不显著。质量和切割速度提高不显著。本讲稿第十七页，共十八页高精度等离子弧切

18、割（高精度等离子弧切割（HTPAC）：）：以径向旋转的氧气流加强电弧的以径向旋转的氧气流加强电弧的收缩，有的还以另一路气流从喷嘴下收缩，有的还以另一路气流从喷嘴下部向电弧喷射，甚至用外加的磁场使部向电弧喷射，甚至用外加的磁场使电弧进一步收缩，使电弧更稳定，可电弧进一步收缩，使电弧更稳定，可获得以下好处：获得以下好处：HAZ窄、变形小，窄、变形小，切口窄，切割精度介于普通切口窄，切割精度介于普通PAC与激与激光切割之间。光切割之间。缺点主要在于最大切割厚度限于缺点主要在于最大切割厚度限于6mm以下，切割速度低于普通以下，切割速度低于普通PAC，仅达到激光切割的，仅达到激光切割的6080%。本讲稿第十八页，共十八页