版权说明：本文档由用户更好的提供并上传，收益归属内容提供方，若内容存在侵权，请进行举报或认领

  1、等离子切割原理及相关工艺等离子切割原理及相关工艺2019年年2月月1等离子切割原理及相关工艺 等离子切割原理及相关工艺等离子切割原理及相关工艺船体船体构件的边缘加工主要有以下三种方法：构件的边缘加工主要有以下三种方法： 一、机械剪切法一、机械剪切法( (一一) )机械剪切原理机械剪切原理( (二二) )机械剪切加工工艺机械剪切加工工艺 二、气割方法二、气割方法( (化学切割法化学切割法) )( (一一) ) 气割原理气割原理( (二二) ) 气割工艺过程气割工艺过程 三、数控等离子切割法三、数控等离子切割法以下就主要介绍一下等离子切割的基础原理以下就主要介绍一下等离子切割的基础原理以及在造船中

  2、的应用以及在造船中的应用等离子切割原理及相关工艺等离子切割方法等离子切割方法 等离子切割过程与气割原理有本质的区别，它是等离子切割过程与气割原理有本质的区别，它是一个一个物理切割的过程物理切割的过程 利用等离子弧的高温将割缝处金属熔化，并用高利用等离子弧的高温将割缝处金属熔化，并用高速焰流将其吹走速焰流将其吹走 随着割嘴的移动从而形成狭窄缝隙把材料分开随着割嘴的移动从而形成狭窄缝隙把材料分开 等离子弧又称作压缩电弧等离子弧又称作压缩电弧 一种导电截面收缩的比较小，从而能量更加集中一种导电截面收缩的比较小，从而能量更加集中的电弧的电弧等离子切割原理及相关工艺( (一一) ) 等离子弧等离子弧切割

  3、切割原理原理1. 1. 等离子弧的产生等离子弧的产生 产生的原理与焊接用电弧基本相同产生的原理与焊接用电弧基本相同 电弧是一种电弧是一种稳定的气体放电形式稳定的气体放电形式，是电流通过气，是电流通过气体的现象体的现象 通常情况下，气体是良好的绝缘体通常情况下，气体是良好的绝缘体 在外加能量作用下，气体中一些原子放出电子而在外加能量作用下，气体中一些原子放出电子而变成正离子变成正离子电离电离等离子切割原理及相关工艺电弧产生的原理电弧产生的原理 外加能量的大小，用外加能量的大小，用电离电位电离电位表示表示 根据外界供给能量的方式，气体电离可大致分为三根据外界供给能量的方式，气体电离可大致分为三种形式种

  4、形式 光电离、碰撞电离和热电离光电离、碰撞电离和热电离 电弧中气体的电离主要是热电离电弧中气体的电离主要是热电离 气体电离的程度用气体电离的程度用电离度电离度表示：表示：离子或电子的密离子或电子的密度与电离前中性粒子的密度之比度与电离前中性粒子的密度之比 电离度低于电离度低于0.1%0.1%的气体被称作弱电离体，其性质的气体被称作弱电离体，其性质与未电离气体接近与未电离气体接近等离子切割原理及相关工艺电离气体的性质电离气体的性质 电离度达到电离度达到1%1%时，气体导电性时，气体导电性接近充分电离气体接近充分电离气体 等离子弧的温度及电离度比普通焊接电弧有明显的等离子弧的温度及电离度比普通焊接

  5、电弧有明显的提高提高 等离子弧的导电性能没有显著变化等离子弧的导电性能没有显著变化 等离子弧弧柱的截面尺寸比较小，它的电阻往往很等离子弧弧柱的截面尺寸比较小，它的电阻往往很大大 决定气体电离度的决定气体电离度的重要的因素是温度重要的因素是温度等离子切割原理及相关工艺等离子体的定义等离子体的定义 在在3000030000K K时，各种气体几乎都变成离子，处于时，各种气体几乎都变成离子，处于完全完全电离状态电离状态 处于完全电离状态的气体便是所谓的处于完全电离状态的气体便是所谓的“等离子体等离子体” 这种气体完全由带电粒子组成，具有很强的导电能这种气体完全由带电粒子组成，具有很强的导电能力，呈现出明显

  6、的电磁性能，但其力，呈现出明显的电磁性能，但其整体却保持着电整体却保持着电中性中性 物质存在的第四态物质存在的第四态等离子切割原理及相关工艺2. 2. 等离子弧发生装置的原理等离子弧发生装置的原理等离子切割原理及相关工艺热收缩效应热收缩效应(1)(1) 电弧通过喷嘴孔道在钨电弧通过喷嘴孔道在钨极和被切割金属之间燃极和被切割金属之间燃烧烧 弧柱弧柱受冷气流及水冷喷受冷气流及水冷喷嘴孔道壁的嘴孔道壁的冷却作用冷却作用 促使电弧的弧柱导电截面缩小，电流密度增加促使电弧的弧柱导电截面缩小，电流密度增加 整个弧柱的能量集中在中心区域整个弧柱的能量集中在中心区域等离子切割原理及相关工艺热收缩效应热收缩效应

  7、(2)(2) 冷却气体的这种作用被冷却气体的这种作用被称为称为“热收缩效应热收缩效应” 在已缩小的截面上通过在已缩小的截面上通过同样的电流，须提高供同样的电流，须提高供给电压给电压 这时，弧柱的电场强度会提高这时，弧柱的电场强度会提高 其值在很大程度上反映了电弧所受到的压缩程其值在很大程度上反映了电弧所受到的压缩程度度等离子切割原理及相关工艺磁收缩效应磁收缩效应 等离子弧电流达到相当数值时，等离子弧电流达到相当数值时，弧柱电流产生弧柱电流产生的磁场的磁场对弧柱截面积对弧柱截面积进一步压缩进一步压缩 这种作用称为这种作用称为“磁收缩效应磁收缩效应” 自由燃烧电弧也存在磁收缩效应自由燃烧电弧也存在

  8、磁收缩效应 等离子弧有较高的电流密度，而且以热收缩做等离子弧有较高的电流密度，而且以热收缩做前提，所以前提，所以磁收缩效应更强磁收缩效应更强等离子切割原理及相关工艺机械收缩效应机械收缩效应 喷嘴孔道喷嘴孔道的孔径对弧的孔径对弧柱产生柱产生强制压缩作用强制压缩作用 电弧周围的压缩气流电弧周围的压缩气流或水流或水流也对弧柱产生也对弧柱产生强制压缩作用强制压缩作用 这种对电弧的压缩被称为这种对电弧的压缩被称为“机械收缩效应机械收缩效应”等离子切割原理及相关工艺等离子切割的实现等离子切割的实现 三种收缩效应的压力与等离子弧内部的热扩散作用三种收缩效应的压力与等离子弧内部的热扩散作用达到平衡达到平衡 形

  9、成高速高温等离子流，从喷嘴孔喷出形成高速高温等离子流，从喷嘴孔喷出 等离子流遇到低温金属便等离子流遇到低温金属便复合成原子或分子并放出复合成原子或分子并放出能量能量，使割缝处金属温度迅速升高而熔化使割缝处金属温度迅速升高而熔化 等离子流较强的机械冲力，将被熔化的金属冲走而等离子流较强的机械冲力，将被熔化的金属冲走而实现切割实现切割等离子切割原理及相关工艺水射流等离子发生装置水射流等离子发生装置 图示为一种图示为一种水射流水射流等离子发生装置的等离子发生装置的切割示意图切割示意图 与一般等离子弧切与一般等离子弧切割的区别主要在于割的区别主要在于喷嘴结构上的不同喷嘴结构上的不同等离子切割原理及相关

  10、工艺水射流等离子发生装置结构水射流等离子发生装置结构 在喷嘴的弧柱出口处，增加在喷嘴的弧柱出口处，增加一圈水射流孔一圈水射流孔 水射流从四周射向电弧，加水射流从四周射向电弧，加大热收缩效应大热收缩效应 弧柱经水冷却被进一步收缩弧柱经水冷却被进一步收缩 电弧的单位体积内的包含的能量更为集中，从而进一步提升切电弧的单位体积内的包含的能量更为集中，从而进一步提升切割速度割速度 等离子切割原理及相关工艺等离子弧的类型等离子弧的类型 等离子弧的发生装置是在等离子弧的发生装置是在钨极氩弧焊钨极氩弧焊的实践基的实践基础上形成的础上形成的 由电源的连接方式，等离子弧可分为由电源的连接方式，等离子弧可分为转移型、转移型、非转移型和联合型非

  11、转移型和联合型三种三种等离子切割原理及相关工艺转移型等离子弧的发生转移型等离子弧的发生 电极接负极电极接负极，工件接正，工件接正极极 电弧首先在电弧首先在电极与喷嘴电极与喷嘴间形成间形成 然后在电极与工件加一然后在电极与工件加一较高电压较高电压 等离子弧转移到电极与等离子弧转移到电极与工件间工件间等离子切割原理及相关工艺转移型等离子弧的应用转移型等离子弧的应用 转移型等离子弧的阴极斑点和阳极斑点分别落转移型等离子弧的阴极斑点和阳极斑点分别落在在电极和工件电极和工件上上 产生的热量多而且集中产生的热量多而且集中 能够适用于切割，能够适用于切割，也可用来进行焊接也可用来进行焊接 这种类型的等离子弧发生

  12、在电极和工件间，所这种类型的等离子弧发生在电极和工件间，所以以要求工件必须是导体要求工件必须是导体等离子切割原理及相关工艺非转移型等离子弧非转移型等离子弧 只是喷嘴接正极只是喷嘴接正极 等离子弧产生于等离子弧产生于电极与喷电极与喷嘴之间嘴之间 高温焰流经喷嘴喷出高温焰流经喷嘴喷出 阳极斑点在喷嘴上阳极斑点在喷嘴上，热量，热量损失较多导致等离子弧的损失较多导致等离子弧的温度降低温度降低 适用于薄板的切割和焊接适用于薄板的切割和焊接 可以切割金属材料和非金属材料可以切割金属材料和非金属材料等离子切割原理及相关工艺联合型联合型等离子弧等离子弧 转移型等离子弧和非转转移型等离子弧和非转移型等离子弧同时

  13、存在移型等离子弧同时存在 这种类型的等离子弧主这种类型的等离子弧大多数都用在要用于 微弧焊微弧焊 粉末材料的喷焊粉末材料的喷焊等离子切割原理及相关工艺1. 1. 等离子弧的物理特性等离子弧的物理特性(1)(1) 等离子弧的热特性等离子弧的热特性 热特性是一个热源的重要特性热特性是一个热源的重要特性 等离子弧的温度、热功率及热效率等离子弧的温度、热功率及热效率 等离子弧的温度等离子弧的温度 等离子弧温度主要是指弧柱的温度等离子弧温度主要是指弧柱的温度 弧柱温度一般与弧柱温度一般与电弧功率，气体、电极材料电弧功率，气体、电极材料及及其它工作条件有关其它工作条件有关等离子切割原理及相关工艺气体电离电位对

  14、气体电离电位对温度的影响温度的影响 空间气体成分空间气体成分对弧柱温度影响很大对弧柱温度影响很大 气体的电离电位高，弧柱温度也高气体的电离电位高，弧柱温度也高 电极材料的蒸汽的电离电位较低时，对弧柱温度电极材料的蒸汽的电离电位较低时，对弧柱温度有特别大的影响有特别大的影响 熔化的金属极电弧产生电离电位很低的金属蒸汽，熔化的金属极电弧产生电离电位很低的金属蒸汽，温度仅在温度仅在50005000K K 6000K6000K 等离子发生装置等离子发生装置后电极常用钨极后电极常用钨极，很少蒸发，很少蒸发等离子切割原理及相关工艺等离子弧的温度等离子弧的温度 等离子弧的弧柱温度可达等离子弧的弧柱温度可达15000

  15、15000K K50000K50000K，而且而且从焰心到边缘的温度梯度极大从焰心到边缘的温度梯度极大 转移型等离子弧较另两种类型等离子弧具有更高转移型等离子弧较另两种类型等离子弧具有更高的温度的温度 工作气体用氮气，工作气体用氮气，I=300AI=300A、U=250VU=250V、喷嘴孔径喷嘴孔径d=2.8mmd=2.8mm和气体流量和气体流量Q=50Q=50l/min/min条件下条件下 喷嘴附近最大温度喷嘴附近最大温度Tmax=30000Tmax=30000 当当I=1500AI=1500A，d=2.5mmd=2.5mm时，时，Tmax=52000Tmax=52000，能量集能量集中程

  16、度达到中程度达到1.11.110109 9W W/cm/cm2 2等离子切割原理及相关工艺离子弧的热功率离子弧的热功率 热源温度高，加热能力不一定越大热源温度高，加热能力不一定越大 热源的加热能力取决于它的热功率，即热源的加热能力取决于它的热功率，即单位时间单位时间内能传递多少热能内能传递多少热能 电弧的热功率是单位时间内电能转变为热能的量，电弧的热功率是单位时间内电能转变为热能的量，即耗电率即耗电率 单位时间内电弧产生的热量单位时间内电弧产生的热量0hhq =0.24I U (cal/s)等离子切割原理及相关工艺等离子弧热功率的计算等离子弧热功率的计算 U Uh h等离子弧工作电压等离子弧工

  17、作电压( (V)V) I Ih h等离子弧工作电流等离子弧工作电流( (A)A) 等离子弧具有较高的电压，所以有较大的热功等离子弧具有较高的电压，所以有较大的热功率率 等离子弧的热功率能够最终靠很多参数对其进行等离子弧的热功率能够最终靠很多参数对其做调整调整0hhq =0.24I U (cal/s)等离子切割原理及相关工艺热功率的影响参数热功率的影响参数 等离子弧工作电流等离子弧工作电流 喷嘴的几何形状和尺寸喷嘴的几何形状和尺寸 工作气体的成分和流量工作气体的成分和流量 电极材料电极材料 气体成分的影响对选用工作气体有一定的指导意气体成分的影响对选用工作气体有一定的指导意义义 等离子弧作为热源时

  18、，等离子弧作为热源时，气体传递了相当一部分热气体传递了相当一部分热量量等离子切割原理及相关工艺等离子弧的工作气体等离子弧的工作气体 气体在弧柱加热、分解、电离的过程中吸收热量，气体在弧柱加热、分解、电离的过程中吸收热量，并达到很高的温度并达到很高的温度 气体热分解、电离以及温度上升时，吸收的热量越气体热分解、电离以及温度上升时，吸收的热量越多，传递热量的能力越大多，传递热量的能力越大 从加热分解的角度，只有从加热分解的角度，只有分子态气体才可能分解分子态气体才可能分解 等离子弧的工作气体有：等离子弧的工作气体有：H H2 2、N N2 2、空气、水蒸气和空气、水蒸气和氩气氩气等等 等离子弧燃烧

  19、时所用气体的热焓随温度的升高而增等离子弧燃烧时所用气体的热焓随温度的升高而增大大等离子切割原理及相关工艺等离子弧的热效率等离子弧的热效率 电能在等离子枪中转变成热能，并没有全部用于电能在等离子枪中转变成热能，并没有全部用于加热工件加热工件 冷却水带走、辐射等冷却水带走、辐射等 转移型弧热损失少些，转移型弧热损失少些，工件能够获得工件能够获得60%60%的热能的热能 工件实际得到的热能为工件实际得到的热能为等离子弧有效热功率等离子弧有效热功率e0q = q等离子切割原理及相关工艺(2)(2)等离子弧焰流速度等离子弧焰流速度 等离子弧焰流速度极快，可达到音速甚至超音速等离子弧焰流速度极快，可达到音

  20、速甚至超音速(3001000(3001000m/s)m/s) 具有极强的吹力具有极强的吹力 工件气体在喷嘴孔道被加热，体积急剧膨胀，喷工件气体在喷嘴孔道被加热，体积急剧膨胀，喷出速度快出速度快( (热力加速热力加速) ) 切割工艺中，焰流速度快、冲力大的等离子弧被切割工艺中，焰流速度快、冲力大的等离子弧被称为刚性弧称为刚性弧 小孔径喷嘴和大流量工作气体容易获得刚性弧小孔径喷嘴和大流量工作气体容易获得刚性弧等离子切割原理及相关工艺(3)(3)等离子弧的电特性等离子弧的电特性 等离子弧的静态伏安特性等离子弧的静态伏安特性, ,即静特性即静特性等离子切割原理及相关工艺等离子弧等离子弧静静特性特性 喷

  21、嘴限制了等离子弧柱截面积增大喷嘴限制了等离子弧柱截面积增大 等离子弧相对等离子弧相对普通电弧静特性普通电弧静特性的差别表示在两的差别表示在两个方面个方面 具有较高的电压具有较高的电压 容易形成平特性或上升特性容易形成平特性或上升特性 等离子弧等离子弧静静特性与特性与工作气体种类工作气体种类和和流量、喷嘴流量、喷嘴尺寸尺寸及及电极间距电极间距等有关等有关等离子切割原理及相关工艺(4)(4)等离子弧燃烧稳定性等离子弧燃烧稳定性 使用使用转移型等离子弧转移型等离子弧时，时，会出现一种破坏电弧燃会出现一种破坏电弧燃烧稳定性的现象烧稳定性的现象 双弧现象双弧现象 破坏切割工艺的正常破坏切割工艺的正常进行

  22、进行 引起喷嘴烧损引起喷嘴烧损 等离子切割原理及相关工艺双弧现象双弧现象 在一定的电流及外界条件下，电弧的电压总是力在一定的电流及外界条件下，电弧的电压总是力图维持最小数值图维持最小数值 这是电弧物理中的一个重要规律，叫做这是电弧物理中的一个重要规律，叫做最小电压最小电压原理原理 出现双弧时，出现双弧时，A A1 1+A+A2 2的电压小于等离子弧的电压的电压小于等离子弧的电压 所以所以喷嘴管道中的电压降喷嘴管道中的电压降与双弧现象由直接联系与双弧现象由直接联系等离子切割原理及相关工艺双弧与等离子弧的电压双弧与等离子弧的电压 为提高电弧的压缩程度，总希望减小喷嘴孔径，为提高电弧的压缩程度，总希

  23、望减小喷嘴孔径，拉长等离子弧长度拉长等离子弧长度 提高等离子弧的电压和磁收缩效应提高等离子弧的电压和磁收缩效应 电压与弧长成正比电压与弧长成正比 从防止双弧现象的角度，应该限制弧长的过度从防止双弧现象的角度，应该限制弧长的过度增加增加 对双弧现象的影响还有一些因素对双弧现象的影响还有一些因素等离子切割原理及相关工艺( (二二) )等离子弧切割设备与工艺等离子弧切割设备与工艺1. 1.等离子弧电源等离子弧电源 电源输出电流与电电源输出电流与电源两端电压之间的源两端电压之间的关系为关系为电源外特性电源外特性 等离子弧要求电源等离子弧要求电源具有具有陡降的外特性陡降的外特性等离子切割原理及相关工艺电

  24、源的空载电压电源的空载电压U U0 0 为易于引燃等离子弧并使其稳定燃烧，对电源的为易于引燃等离子弧并使其稳定燃烧，对电源的U U0 0要求较高要求较高 焊接、喷焊等要求焊接、喷焊等要求U U0 080V80V即可即可 而切割和喷涂则要求而切割和喷涂则要求U U0 0180V180V 空载电压的高低主要根据被切割材料的厚度空载电压的高低主要根据被切割材料的厚度 切割大厚度材料需要更高的空载电压切割大厚度材料需要更高的空载电压等离子切割原理及相关工艺等离子弧切割等离子弧切割的电源的电源 常用的电源多数是常用的电源多数是具有陡降外特性具有陡降外特性的的直流弧焊电源直流弧焊电源，有专门的型号有专

  25、门的型号 有时为某种工艺或材料而使用有时为某种工艺或材料而使用交流电源交流电源，常见于，常见于等离子弧焊等离子弧焊 也有用一般弧焊机代替，将也有用一般弧焊机代替，将几几台相同电流种类台相同电流种类和和外外特性的焊机串联特性的焊机串联 国产等离子弧切割机的空载电压一般为国产等离子弧切割机的空载电压一般为120120V V300V300V，工作电流为工作电流为320320A A 500A500A，工作电压为工作电压为6060V V150V150V等离子切割原理及相关工艺2. 2.等离子弧电极材料等离子弧电极材料 后电极材料与后电极材料与TIGTIG的电极材料相同，有的电极材料相同，有钨极、钍钨

  26、钨极、钍钨极和铈钨极极和铈钨极 纯钨的熔点纯钨的熔点34003400，沸点，沸点50005000，基本能满足规定的要求，基本能满足规定的要求 纯钨应很好给予冷却，以减少烧损纯钨应很好给予冷却，以减少烧损 在纯钨中加入在纯钨中加入12%12%的氧化钍，即为钍钨极，的氧化钍，即为钍钨极，比钨极比钨极发射电子能力强发射电子能力强 在相同的电极直径情况下，在相同的电极直径情况下，钍钨极钍钨极可采用大电流而可采用大电流而且烧损也较慢且烧损也较慢等离子切割原理及相关工艺铈钨极和锆铪电极铈钨极和锆铪电极 钍钨极具有放射性，对健康有危害钍钨极具有放射性，对健康有危害 在纯钨中加入在纯钨中加入2%2%的铈即为的铈即为铈钨极

  27、铈钨极 可减轻放射性污染，而且进一步提升了电子发射可减轻放射性污染，而且进一步提升了电子发射能力和工艺性能能力和工艺性能 降低电极烧损率，是较为降低电极烧损率，是较为理想的后电极材料理想的后电极材料 锆铪电极，可用空气作为工作气体锆铪电极，可用空气作为工作气体 在在N N2 2+H+H2 2混合气体中工作，寿命接近钍钨极混合气体中工作，寿命接近钍钨极等离子切割原理及相关工艺3.3.等离子弧工作气体等离子弧工作气体 常用的工作气体是常用的工作气体是氮气氮气( (N N2 2) )、氩气氩气( (Ar)Ar)、氢气氢气( (H H2 2) )或他们的或他们的混合气体混合气体 N N2 2的热焓比较

  28、高，化学性能较稳定，危险性小，同的热焓比较高，化学性能较稳定，危险性小，同时成本低，是用的较广泛的工作气体时成本低，是用的较广泛的工作气体 氮会溶于钢中形成氮化铁，引起强度增高，塑性降氮会溶于钢中形成氮化铁，引起强度增高，塑性降低低 氮的纯度应不低于氮的纯度应不低于99.5%99.5%，若其中含，若其中含O O2 2或水较多时，或水较多时，会使钨极严重烧损会使钨极严重烧损等离子切割原理及相关工艺工作气体工作气体氩气氩气 ArAr的热焓较低，等离子弧电压也低的热焓较低，等离子弧电压也低 ArAr是单原子气体，在高温下不分解也没有吸热作用是单原子气体，在高温下不分解也没有吸热作用 比热容和热传导值

  29、都很小，因此在氩气中燃烧电弧比热容和热传导值都很小，因此在氩气中燃烧电弧其热能损失最小其热能损失最小 由于由于ArAr的电离电位较高，的电离电位较高，引弧和燃弧都需要较高的引弧和燃弧都需要较高的能量能量 应采取比较特殊的引弧措施应采取比较特殊的引弧措施以解决燃弧困难的问题以解决燃弧困难的问题等离子切割原理及相关工艺工作气体工作气体氩气氩气 ArAr是惰性气体，即不与各种金属起化学反应也不溶是惰性气体，即不与各种金属起化学反应也不溶于金属于金属 对切割化学性能甚为活泼的金属来说，高纯度的对切割化学性能甚为活泼的金属来说，高纯度的ArAr是良好的保护介质是良好的保护介质 氩气比空气重，在空气中的含量约氩气

  30、比空气重，在空气中的含量约1%1%，提取成本高，提取成本高 氩气通常为制氧过程中的副产品，国内工业纯氩已氩气通常为制氧过程中的副产品，国内工业纯氩已达达99.99%99.99%等离子切割原理及相关工艺工作气体工作气体氢气氢气 H H2 2是热焓及导热率最高的气体，具有最大的传递热是热焓及导热率最高的气体，具有最大的传递热能的能力能的能力 工作气体中混入工作气体中混入H H2 2，会显著提升等离子弧的热功率会显著提升等离子弧的热功率 对难熔材料的喷涂及大厚度工件切割时，常用对难熔材料的喷涂及大厚度工件切割时，常用H H2 2作作为工作气体为工作气体 对绝大多数金属材料来说，对绝大多数金属材料来说

  31、，H H2 2是还原性气体，可有是还原性气体，可有很大效果预防材料的氧化效防止材料的氧化等离子切割原理及相关工艺工作气体工作气体氢气、空气氢气、空气 H H2 2是一种可燃气体与空气混合后易燃烧和爆炸是一种可燃气体与空气混合后易燃烧和爆炸 高温下氢可溶于很多熔化金属中高温下氢可溶于很多熔化金属中 有时影响工艺性，而且侵入钢中的氢易发生氢脆有时影响工艺性，而且侵入钢中的氢易发生氢脆现象现象 空气作为工作气体传递热量的能力也相当高空气作为工作气体传递热量的能力也相当高 使用压缩空气便宜方便使用压缩空气便宜方便等离子切割原理及相关工艺工作气体工作气体混合气体混合气体 除锆极用空气外，钨极也可用空气作为

  32、工作气体除锆极用空气外，钨极也可用空气作为工作气体 钨极使用空气时，要用双层气流等离子枪，内层钨极使用空气时，要用双层气流等离子枪，内层气流使用气流使用ArAr、N N2 2等气体保护钨极不受空气的氧化等气体保护钨极不受空气的氧化 很常用的工作气体是氮氢混合气体、氩氢混合很常用的工作气体是氮氢混合气体、氩氢混合气体气体 综合了两种气体的优点综合了两种气体的优点等离子切割原理及相关工艺混合气体的注意混合气体的注意 混合比例问题混合比例问题 影响切割速度、切口质量及喷嘴寿命产生影响切割速度、切口质量及喷嘴寿命 H H2 2: :ArAr =(20 =(2040)%40)%: :(80(8060)%

  33、60)% H H2 2:N:N2 2=(10=(1025)%:(9025)%:(9075)%75)% 起弧问题起弧问题 在含有大量双原子气中起弧困难在含有大量双原子气中起弧困难 一般可在纯一般可在纯ArAr或纯或纯N N2 2中起弧中起弧等离子切割原理及相关工艺4. 4.等离子弧切割工艺等离子弧切割工艺 等离子弧工艺参数有等离子弧工艺参数有 空载电压空载电压U0 0 切割电流切割电流I 工作电压工作电压U 气体流量气体流量Q 切割速度切割速度v 喷嘴到工件的距离喷嘴到工件的距离h 钨极到喷嘴端面的距离钨极到喷嘴端面的距离l 喷嘴孔径尺寸喷嘴孔径尺寸d等离子切割原理及相关工艺(1)(1)空载电压

  34、空载电压U U0 0 为使等离子弧易于引燃和稳定燃烧，要电源的为使等离子弧易于引燃和稳定燃烧，要电源的U0 0150150V 在切割较厚材料时在切割较厚材料时(200(200mmmm以上以上) )，U0 0200200V 切割厚材料时，切割厚材料时，U0 0=300=300 400400V 由于空载电压由于空载电压U0 0高，需注意安全高，需注意安全等离子切割原理及相关工艺(2)(2)切割电流和工作电压切割电流和工作电压 切割电流和工作电压切割电流和工作电压决定了等离子弧的功率决定了等离子弧的功率 加大切割电流和工作电压能增加等离子弧的热功加大切割电流和工作电压能增加等离子弧的热功率率 提

  35、高被切割工件厚度和切割速度提高被切割工件厚度和切割速度 切割速度随切割电流的增加而明显地增加切割速度随切割电流的增加而明显地增加 随被切割金属厚度的增加，切割电流随被切割金属厚度的增加，切割电流I I对切割速度对切割速度v v的影响效果变小的影响效果变小等离子切割原理及相关工艺提高功率的有效途径提高功率的有效途径 增大电流的同时会使弧柱变粗，切口宽度增加，钨增大电流的同时会使弧柱变粗，切口宽度增加，钨极喷嘴容易烧损极喷嘴容易烧损 增高电压是提高等离子弧功率的有效途径，特别在增高电压是提高等离子弧功率的有效途径，特别在切割大厚度材料时切割大厚度材料时 工作电压工作电压U与气体成分和气体流量有关与气体

  36、成分和气体流量有关 N2 2的的UAr的的U H2 2散热能力强，也需要提高散热能力强，也需要提高U等离子切割原理及相关工艺等离子弧工作电压等离子弧工作电压 当当U0.6565U0时，等离子弧会出现不稳定现象时，等离子弧会出现不稳定现象双双弧现象弧现象 在增加等离子弧工作电压的同时必须提高电源的在增加等离子弧工作电压的同时必须提高电源的空载电压空载电压 U还与喷嘴的几何形状有关，特别是喷嘴孔径还与喷嘴的几何形状有关，特别是喷嘴孔径d等离子切割原理及相关工艺(3)(3)气体流量气体流量Q Q 在其它条件相同时，在其它条件相同时， Q Q的增加使的增加使弧柱热弧柱热收收缩缩效应效应增强，能量更集中

  37、增强，能量更集中 随随Q Q的增加的增加，U U增高增高电弧功率电弧功率提高提高，弧柱，弧柱T T升高升高，v v增加增加 同时电弧喷射速度加快，冲力提高，同时电弧喷射速度加快，冲力提高，也更有助于提有利于提高高v v和和切割切割质量质量 Q Q过大时，部分能量由冷空气带走，过大时，部分能量由冷空气带走，使使熔化金属的熔化金属的热量热量减少减少 影响电弧燃烧稳定性影响电弧燃烧稳定性和和正常的切割正常的切割等离子切割原理及相关工艺(4)(4)切割速度切割速度v v 合适的切割速度合适的切割速度v v可可以以提高切口表面上的质量提高切口表面上的质量 在功率不在功率不变变的情况下，切割速度的情况下，切割速度

  38、v v加快加快工件受热工件受热面积面积，热影响区，热影响区 V V过大过大被切割件出现不熔化被切割件出现不熔化 V V太慢太慢生产率生产率，切口表面不光洁，底部毛刺增，切口表面不光洁，底部毛刺增加，而且工件变形较大加，而且工件变形较大 在保证切割质量的前提下，应尽量提高在保证切割质量的前提下，应尽量提高切割速度切割速度v v等离子切割原理及相关工艺(5)(5)喷嘴到工件表面距离喷嘴到工件表面距离h h 为充分的利用等离子弧为充分的利用等离子弧热量，便于操作热量，便于操作 喷嘴到工件表面的距喷嘴到工件表面的距离离h h控制在控制在1010mmmm以内以内 通常为通常为4 47 7mmmm等离子切割原

  39、理及相关工艺h h对等离子弧的影响对等离子弧的影响 h h增加相当于弧长增加增加相当于弧长增加U U增高增高 电电弧长度增加，减少利用效能，热辐射能量弧长度增加，减少利用效能，热辐射能量增加增加v v下降下降 过高的过高的hh吹力吹力，切割能力，切割能力，底部毛刺增多，底部毛刺增多，也增加双弧出现的可能性也增加双弧出现的可能性 h h过小过小增加短路的可能性增加短路的可能性等离子切割原理及相关工艺(6)(6)喷嘴参数喷嘴参数l l、d d l钨极端部到喷嘴端部的钨极端部到喷嘴端部的距离距离 关系到电弧能否受到良好关系到电弧能否受到良好的压缩的压缩 l过大，破坏电弧稳定性过大，破坏电弧稳定性 l

  40、太小，易引起钨极与喷太小，易引起钨极与喷嘴短路而烧坏喷嘴嘴短路而烧坏喷嘴等离子切割原理及相关工艺喷嘴直径喷嘴直径d d 喷嘴直径影响弧柱直径和温喷嘴直径影响弧柱直径和温度度 dd压缩程度减弱，能量压缩程度减弱，单位体积内的包含的能量密度 冲力冲力，vv 切割能力切割能力 一般小一般小U U对应大对应大d d，大大U U对应对应小小d d等离子切割原理及相关工艺5. 5.大厚度工件的切割特点大厚度工件的切割特点 随随，熔化量，熔化量功率功率 为减少烧损，在相同功率时以为减少烧损，在相同功率时以为宜为宜 tt阳极斑点跳跃范围阳极斑点跳跃范围,电弧不稳定，要电弧不稳定，要求求U U0 0220V220V 切透底部需热量足够切透底部需热量足够弧呈细长状，轴向温度梯弧呈细长状，轴向温度梯度小度小 采用热焓大，热传导率高的工作气体采用热焓大，热传导率高的工作气体( (N N2 2+H+H2 2) )等离子切割原理及相关工艺此课件下载可自行编辑修改，供参考！此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢你的支持，我们会努力做得更好！感谢你的支持，我们会努力做得更好！

  1. 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。

  2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，若需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。

  3. 本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。

  5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。

  7. 本站不保证下载相关资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这一些下载相关资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

  基因测序研究报告-基因测序产业政府战略管理与区域发展的策略研究咨询报告（2023年）

  【单元设计】第七章《万有引力与宇宙航行》单元教学设计及教材分析课件高一物理人教版（2019）必修第二册