等离子切割基础及相关知识

等离子切割基础及相关知识

等离子切割原理：

　　　　等离子通常描述为物质的第四种状态。我们一般说的是三种状态，即固态、液态及气态。最常见的物质，H2O，它的三种状态是冰、水及蒸汽。这三种状态的不同就在于它们所含能量的多少。如果我们加能量给冰，就形成水，即液态。如果加更多的能量，就形成了蒸汽。如果给气体加足够的能量，就会发现其物理属性发生巨大的变化。一种高离子化的，由离子、电子及中子组成的热气体 — 等离子形成。

　　　　许多电流流过金属的规律也可用于等离子弧上。比如：当等离子弧的横截面受阻，其电阻及温度增加，但电流保持不变。等离子弧的这种高温度及它的动能就应用于等离子切割当中。数控等离子切割机的工作原理是以压缩空气为工作气体，以高温高速的等离子弧为热源，将被切割的金属局部融化并同时用高速气流将已融化的金属吹走，形成狭窄切缝

　　二：特点：

　　等离子切割配合不同的工作气体可以切割各种氧气切割难以切割的金属，尤其是对于有色金属（不锈钢、铝、铜、钛、镍）切割效果更佳；其主要优点在于切割厚度不大的金属的时候，等离子切割速度快，尤其在切割普通碳素钢薄板时，速度可达氧切割法的5~6倍、切割面光洁、热变形小、几乎没有热影响区！（工作气体是等离子弧的导电介质，又是携热体，同时还要排除切口中的熔融金属）

三：其他：

　　等离子切割机国外的一般有：美国的海宝，飞马特。德国的凯贝尔等。国内的比较多，有深圳的瑞凌，常州泛洋等。国内的总代理有科普先锋等公司。总的来说国外的要好一点，特别是在干扰源处理方面做的比较好。

　　四：功能：  另外一般的等离子电源都有起弧信号. 起弧成功信号. 实际弧压输出起弧信号：也就时一个输入信号，相当我们的启动信号。起弧成功信号：(也就是起弧成功后等离子本身会检测到然后输出一个开关量信号),不过有的等离子没有这个功能，平时和客户沟通时要注意。

　　实际弧压输出：等离子工作中会检测割据与切割版之间等离子的实际弧压，用来给外部自动调高系统用。

　　等离子是加热到极高温度并被高度电离的气体，它将电弧功率将转移到工件上，高热量使工件熔化并被吹掉，形成等离子弧切割的工作状态。

切割故障

  1）割不透：

 a:板材厚度超过设备适用范围。   b：切割速度太快。

  c:割炬倾度过大。      d:压缩空气压力过大或过小。

  e：电网电压过低。

  2）等离子弧不稳定：

  a:割炬移动太慢。        b:电源两相供电，工作电压减小。

  c:压缩空气压力过大。

2割炬的安装、维护及零件更换：

   1.安装或更换割炬零件时，将割炬头朝上，然后按保护罩—导电喷咀—气体分配器—电极—割炬体的顺序拆卸；按相反顺序装配。安装喷咀时，要保持与电极的同心度。保护罩要拧紧，喷咀要压紧，若有松动，不能切割。

　　 2.合理使用割炬，将喷咀与工件接触后在引弧；而切割结束时，应先松开手把按钮断弧，再将割炬从工件表面移开，这样可延长零件的使用寿命。当喷咀因中心空大而影响切割质量时应及时更换。

  3.电极中心凹陷深达2毫米以上或不能引弧时，可将电极反向安装使用或更新。

  4.发现保护罩、分配器裂开或严重损坏时应及时更换。

  5.发现割炬体绝缘、人造革外套、电缆线绝缘、气管损坏破裂时，应及时修复或更换。

  6.若要卸下割炬，将人造革外套后退，拆开开关连接接线，向后退出手把，再拆割炬体的连接接头。

  7.更换新的陶瓷保护罩时，将割炬体上的O形密封圈涂少许凡士林油再旋入，可延长密封圈使用时间。

　　现代工业需要对重型金属以及合金进行加工：日常活动所必需的工具及运输载体的制造都离不开金属。例如，起重机、汽车、摩天大楼、机器人以及悬索桥都是由精确加工成型的金属零部件构成的。原因很简单：金属材料非常坚固和耐久。对于大多数制造而言，特别是在满足大型和/或坚固性方面，金属材料自然成为合理的选择。

　　有趣的是金属材料的坚固性同时也是它的缺点：由于金属非常不容易损坏，那么要将其加工成特定的形状就非常困难。当人们需要加工一个大小和强度与飞机机翼一样的部件时，如何实现精确的切割与成型呢？绝大多数情况下，这都需要求助于等离子切割机。尽管这听起来像是科幻小说中的东西，但实际上自第二次世界大战以来，等离子切割机就已有了广泛的应用。

　　理论上讲，一台等离子切割机的原理非常简单。它是通过操控现知宇宙中最普遍的物质形态之一进行加工的。本文中，我们将揭开等离子切割机神秘的面纱，看看这种最为神奇的工具是如何塑造我们周围的世界的。

　　二战中，美国的工厂生产装甲、武器和飞机的速度比轴心国快5倍。这些都多亏了私营工业在大规模生产领域所做的巨大革新。

　　如何更有效的切割和连接飞机的部件就引发了其中一部分技术革新。许多生产军用飞机的工厂采用了一种新的焊接方法，该方法涉及到惰性气体保护焊的使用。突破性的发现在于通过电流电解的气体可以在焊接点附近形成一道屏障，以防止氧化。该新方法使得焊缝更加整齐，连接结构的强度更坚固。

　　二十世纪六十年代初，工程师们又有了新的发现。他们发现加快气流速度和缩小气孔有助于提高焊接温度。新的系统可以得到比任何商用焊机更高的温度。事实上，在这样的高温下，此工具并不再起到焊接的作用。相反，它更像是一把锯，切割坚韧的金属如同热刀切黄油一般。

　　等离子电弧的引入革命性地提高了切具的速度、准确性以及切割种类，并且可应用于各种金属。下一节，我们将介绍该系统背后的科学原理。

　　等离子切割机可以很容易地穿透金属还要归功于等离子状态的独特性质。那么什么是等离子状态呢？

　　世界上的物质一共有四种状态。在我们日常生活中所接触的物质大多是固态、液态或是气态的。物质的状态由物质分子间的相互作用决定。以水为例：

　　固态的水就是冰。冰是由电中性的原子按六角晶格排列而成的固体。由于分子间的相互作用稳定，因此呈保持形状的固态。

　　液态的水就是可以饮用的状态。分子之间仍然保持着作用力，但相互之间以缓慢的速度移动。液体有固定的体积，但没有固定的形状。液体的形状根据盛其器皿的形状改变而改变。

　　气态的水则为水蒸气。水蒸气中，分子高速运动，相互之间没有联系。由于分子之间没有作用力，因此气体没有固定的形状和体积。

　　点击“冷”、“温”和“热”

　　水分子得到热量（折算为能量）的多少决定了它们的性质也决定了它们的状态。简单的说，更多的热量（更多的能量）使得水分子到达了摆脱相互之间化学键作用的临界状态。低热量状态下，分子间紧密结合，呈固态。吸收更多的热量，分子间的作用力减弱，呈液态。再吸收更多的热量，分子间几乎失去了作用力，呈气态。

　　那么如果继续对气体加热将会发生什么呢？这将使其达到第四种状态：等离子态。

　　当气体达到极高温度时，就进入了等离子态。能量开始使分子与分子之间彻底分离，原子开始分裂。通常的原子由原子核（参见原子理论）中的质子和中子，以及包围在原子核周围的电子组成。等离子态时，电子从原子中分离出来。一旦热能使电子脱离了原子，电子就开始了高速的运动。电子带负电，剩下的原子核带正电。这些带正电的原子核就称为离子。

　　当高速运动的电子撞击到其他的电子或是离子时，将释放出巨大的能量。正是这些能量使等离子态有着特殊的性质，从而有了令人难以置信的切割能力。

　　等离子切割机的外形和尺寸多种多样。有用机器人手臂控制精确切割的巨型等离子切割机，也有在手工作坊中使用的精简的手持式等离子切割机。无论尺寸大小，所有的等离子切割机都是基于相同的原理，结构设计也大致相同。

　　等离子切割机工作时，通过一个狭小的管道送出如氮气、氩气或氧气的压缩气体。管道的中间放置有负电极。在给负电极供电并将喷嘴口接触金属时，就形成了导通的回路，电极与金属之间就会产生高能量的电火花。随着惰性气体流过管道，电火花即对气体加热，直至其达到物质的第四种状态。这一反应过程产生了一束等离子体流，温度高达约摄氏16,649度，流速高达6,096米/秒，可使金属迅速变为熔渣。

　　等离子体本身有电流流过。只要持续给电极供电并且保持等离子体与金属接触，那么产生电弧的周期就是连续的。为能够在确保这种接触的同时避免氧化以及其他等离子体尚不可知的特性引起的损坏，切割机喷嘴装有另外一组管道。这组管道持续放出保护气体以保护切割区域。保护气体的气压可以有效的控制柱状等离子体的半径。

　水下等离子切割机　　

水下等离子切割机是有一水位可升降的切割平台，当开始切割时进气阀打开风机给水床气囊充气，水位快速上升，当水刚好淹住钢板时关闭气动阀，水位停止不动，切割时所产生的烟尘和弧光全部被水吸收。当切割结束时出气阀打开，气囊放气水位下降以便操作人员做标记和下料，此种除尘方式是目前除尘效果最好一种除尘方式，但由于受到水的影响切割速度、切割能力、表面光洁度相比干式切割都有不同程度的下降，切割相同厚度的钢板时所耗电能比干式切割高约15％，水床的制造成本相对较高。特别说明：水下切割唯一作用就是除尘，对钢板的切割变形无任何作用。 　　

水下等离子切割机结构特点 　　横梁采用宽体增强性箱式结构，外型美观。端架采用低重心结构，结构对称，稳定性好，所有焊接均去应力处理，保证了整体刚性强度及良好的动态平衡。　　导轨采用43kg级U71Mn高强度重轨制作，顶面和两侧面都经导轨磨削加工，每根长度2米。 　　纵向采用双边齿轮齿条对称驱动，纵横向驱动均配NEUGART减速箱，横向采用钢带传动，在主从割炬间实现同向或镜向平稳传动。　　等离子切割机采用了初始定位装置和弧压调高系统,并在切割过程中具有360度防碰撞装置.

　　等离子切割过程中，会产生大量的切割气体，并且等离子弧有刺眼的强光产生，水下等离子切割能有效地消除切割产生的有毒烟尘及等离子弧对人眼的伤害*

　　我公司生产的《龙门式水下等离子数控切割机》横向跨度有3m-10m多种规格（有效切割宽度减0.8m），纵向导轨长度按用户要求配置。均采用双边驱动，可根据用户要求配置多把等离子割炬及配套自动调高系统，还可配置成数控干式切割与数控水下切割两用。

　　激光切割 20毫米的不锈钢, 需要5KW的机, 价格大约要 400-500万, 切割速度比水切割和等离子慢, 激光的优点是在切割 12毫米以下的材料时比水切割和等离子快, 一超过12毫米越多就优势越少, 还有就是激光在切割反光材 (如:铝, 镜面钢)时要涂一层特别涂层才能切割, 切割受热影响比较大.  但是激光在钣金加工 (1-5毫米) 时是最好的, 速度最快.

等离子切割的最大优点是三种机械中最快的, 但是精密度 和 受热影响也最大, 如果切割不锈钢切割边斜度有5度, 需要加氦气 才能减少斜度, 但是使用成本会很贵.  & O5 f$ R2 q7水切割在切割速度来说是中等, 但是切割精密度高, 对工件不会有热影响.

如果你的精密度要求有 +/- 4mm, 工件是割完后要做焊接的, 那就用等离子, 又快又便宜(使用成本和机价).

如果你的工件割完后要再加工的话, 精密度 +/- 1.5mm 的话, 激光还可以, 我不是说激光的精密度在有 +/- 1.5mm, 而是因为激光切割也有斜度, 只是没有等离子那么大, 还有对工件的热影响, 所以要留 1.5mm 的余量给后续加工用.

如果你的精密度要求是 +/- 0.1mm, 工件不想有热影响和有斜边的问题, 水切割就最好.  我现在用的水切割在割 20毫米的不锈钢时, 最快240毫米/分钟, 要求精密度高时130毫米/分钟, 本来可以把速度提高到精密切割速度 195毫米/分钟, 但是要加多一台水泵增加流量, 使用成本会比原来的高, 我对现在的加工速度还很满意, 不需要提高, 所以没加.

精细等离子切割机运用 　　

随着精细等离子切割机的运用日趋广泛，传统的等离子切割机因其切割长度受限制，使精细等离子切割技术受到很大限制，为此该公司最新推出了PG系列机载式数控等离子切割机，该机型操作方便。运行平稳。切割长度可根据用户要求任意加长，PG系列数控等离子切割机将能进一步满足工程机械、桥梁结构、造船等行业的工艺要求。　 　　

精细等离子切割机结构特点： 　　机器采用了悬臂式载电源式结构，克服了精细等离子切割受电源线长度限制的缺陷，使得切割长度不受切割电源的限制。　 　　采用底抽式切割台，使得切割环境更安全。　　　等离子割距采用初始定位装置和弧压调高系统，在切个过程中，具有360防碰撞装置。　 　　纵、横向导轨采用直线导轨传动，使得机器运行更平稳。