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等離子切割技術原理

利用等離子弧的熱能對金屬或非金屬進行切割﹑焊接和噴涂等的特種加工方法。


    1955 年﹐美國首先研究成功等離子弧切割。產生等離子弧的原理是﹕讓連續通氣放電的電弧通過一

個噴嘴孔﹐使其在孔道中產生機械壓縮效應﹔同時﹐由于弧柱中心比其外圍溫度高﹑電離度高﹑導電性

能好﹐電流自然趨向弧柱中心﹐產生熱收縮效應﹐同時加上弧柱本身磁場的磁收縮效應。這 3 種效應對

弧柱進行強烈壓縮﹐在與弧柱內部膨脹壓力保持平衡的條件下﹐使弧柱中心氣體達到高度的電離﹐而構

成電子﹑離子以及部分原子和分子的混合物﹐即等離子弧。

           等離子弧按導電方式可分為非轉移型﹑轉移型和混合型 3 種(見圖 等離子弧的類型)。它們的區別

主要是﹕非轉移型的電源正極接噴嘴﹐而轉移型電源正極接工件(一般先按非轉移型接線產生等離子弧后

再過渡到轉移型)﹐混合型的電源正極同時接噴嘴和工件。這 3 種方式一般都使用具有直流陡降外特性的

電源?蛰d電壓高低與使用的氣體有關﹐若使用氬時﹐空載電壓為 65~100 伏﹐而使用氮或氫時為

250~400 伏。

           轉移型等離子弧溫度高(10000~52000℃)﹐有效熱利用率高﹐主要用于切割﹑焊接(見等離子弧

焊)和熔煉金屬。切割的金屬有銅﹑鋁及其合金﹑不銹鋼﹑各種合金鋼﹑低碳鋼﹑鑄鐵﹑鉬和鎢等。常用

的切割氣體為氮或氫氬﹑氫氮﹑氮氬混合氣體。常用的電極為鈰鎢或釷鎢電極﹐采用壓縮空氣切割時使

用的電極為金屬鋯或鉿。使用的噴嘴材料一般為紫銅或鋯銅。切割不銹鋼﹑鋁及其合金的厚度一般為 3~

100 毫米﹐最大厚度可達 250 毫米。70 年代后﹐又發展了雙層氣體等離子弧切割﹑筆式微束等離子弧

切割和水壓縮等離子弧切割等﹐這些方法能減小工件的切縫寬度﹐提高切割質量。非轉移型等離子弧溫

度最高可達 18000℃﹐主要用于工件表面噴涂耐高溫﹑耐磨損﹑耐腐蝕的高熔點金屬或非金屬涂層﹐也

可以切割薄板金屬材料﹐還可以作為金屬表面熱處理的熱源;旌闲偷入x子弧主要用于微束等離子弧焊

接和粉末堆焊。


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