等离子弧切割

用等离子弧作为热源、借助高速热离子气体熔化和吹除熔化金属而形成切口的热切割。等离子弧切割的工作原理与等离子弧焊相似，但电源有 150伏以上的空载电压,电弧电压也高达100伏以上。割炬的结构也比焊炬粗大，需要水冷。等离子弧切割一般使用高纯度氮作为等离子气体，但也可以使用氩或氩氮、氩氢等混合气体。一般不使用保护气体，有时也可使用二氧化碳作保护气体。等离子弧切割有3类:小电流等离子弧切割使用70～100安的电流，电弧属于非转移弧，用于5～25毫米薄板的手工切割或铸件刨槽、打孔等；大电流等离子弧切割使用100～200安或更大的电流，电弧多属于转移弧（见等离子弧焊）,用于大厚度（12～130毫米）材料的机械化切割或仿形切割；喷水等离子弧切割,使用大电流,割炬的外套带有环形喷水嘴，喷出的水罩可减轻切割时产生的烟尘和噪声，并能改善切口质量。等离子弧可切割不锈钢、高合金钢、铸铁、铝及其合金等，还可切割非金属材料，如矿石、水泥板和陶瓷等。等离子弧切割的切口细窄、光洁而平直，质量与精密气割质量相似。同样条件下等离子弧的切割速度大于气割，且切割材料范围也比气割更广。（见彩图）

等离子弧切割(plasma arc cutting)

此法是将混合气体通过高频电弧。气体可以是空气，也可以是氢气、氩气和氮气的混合气体。高频电弧使一些气体"分解"或离子化，成为基本的原子粒子，从而产生"等离子"。然后，电弧跳跃到不锈钢工件上，高压气体把等离子从割炬烧嘴吹出，出口速度为每秒800～1000米（约3马赫）。这样，结合等离子中的各种气体恢复到正常状态时所释放的高能量产生2700℃的高温。该温度几乎是不锈钢熔点的两倍。从而使不锈钢快速熔化，熔化的金属由喷出的高压气流吹走。因此，需要用排烟和除渣设备。

此法可以用来切割3．0～80.0mm厚的不锈钢。切割面被氧化，并且由于等离子的特性所致，切口呈八字形。

等离子弧切割机是一种新型的材料切割工艺方法，它以高温高速的等离子弧为热源来加热和熔化被切割材料，当电弧的弧柱和高速气流通过割炬喷咀小孔时，使电弧受到压缩，热能集中程度提高，将被切割材料局部熔化，并同时用高速气流将熔化的材料吹走，而形成狭窄切口。

造船、机动车辆、汽车制造、锅炉、化工机械、压力容器、环保、净化

厨具等设备生产的板材下料和装配加工。

三相电源通过交流接触器给三相变压器供电，变压器的次级整流后，得到适合于等离子弧切割的直流电源，交流接触器由程序控制电路控制。开通前面板上控制电源开关后，按动割炬开关，气阀首先导通，压缩空气过滤减压阀和气阀后，从割炬的喷咀流出，约0.5s后，交流接触器吸合，割炬的电极(负极)和工件(正极)之间就建立了适合于等离子弧切割的直流电源。同时高频引弧器开始工作，产生引弧所需的高频高压，引弧时间约0.5-1s左右，当等离子弧引弧成功，割炬喷咀中喷出的高温高速的等离子弧束，将工件局部迅速熔化，并同时用高速气流将熔化的金属吹走，而形成狭窄切口，完成切割过程。

切割完毕，释放割炬开关，等离子弧熄灭，压缩空气延时一段时间后自动停止。

等离子弧切割是用非常热的高速射流来进行的，电弧和惰性气体强行穿过小孔产生这种高速射流。电弧能量集中在很小区域使板材熔化，高速射流将熔融金属吹出切口。等离子弧切割方法具有切割厚度大、装夹工件简单、可切割曲线等优点。与氧一乙炔火焰切割相比，等离子弧能量集中、切割变形小、能切割几乎所有的金属，但由于割口较宽，被熔化的金属较多，板材较厚时切口不如氧一乙炔切割的那样光滑平整。为了保证切口平行，需要用专门的割嘴。

等离子弧切割机的特点主要有以下方面。

①能切割氧气难以切割的各种金属材料，还能切割某些非金属材料。

②切割厚度不大的金属时，切割速度快，切割碳钢薄板时速度可达气割的5-6倍。

③切割面光洁，热变形小，适合加工各种成形零件。

④切口宽度和切割面斜角较大，切割薄板时采用特种割炬可获得接近垂直的切割面。

等离子弧切割机的缺点:切割公差大，切割中有弧光辐射、烟尘及噪声等。等离子弧切割设备贵，切割用电源空载电压高，不仅耗电量大，而且在割枪绝缘不好的情况下易对操作人员造成电击。切割用等离子弧是利用特种割炬对电弧进行压缩形成的，需要有高空载电压的专用电源。

气压过低

等离子切割机工作时，如工作气压远远低于说明书所要求的气压，这意味着等离子弧的喷出速度减弱，输入空气流量小于规定值，此时不能形成高能量、高速度的等离子弧，从而造成切口质量差、切不透、切口积瘤的现象。气压不足的原因有:空压机输入空气不足，切割机空气调节阀调压过低，电磁阀内有油污，气路不通畅等。解决方法是，使用前注意观察空压机输出压力显示，如不符合要求，可调整压力或检修空压机。如输入气压已达要求，应检查空气过滤减压阀的调节是否正确，表压显示能否满足切割要求。否则应对空气过滤减压阀进行日常维护保养，确保输入空气干燥、无油污。如果输入空气质量差，会造成电磁阀内产生油污，阀芯开启困难，阀口不能完全打开。另外，割炬喷嘴气压过低，还需更换电磁阀;气路截面变小也会造成气压过低，可按说明书要求更换气管。

气压过高

若输入空气压力远远超过0.45MPa，则在形成等离子弧后，过大的气流会吹散集中的弧柱，使弧柱能量分散，减弱了等离子弧的切割强度。造成气压过高的原因有:输入空气调节不当、空气过滤减压阀调节过高或者是空气过滤减压阀失效。解决方法是，检查空压机压力是否调整合适，空压机和空气过滤减压阀的压力是否失调。开机后，如旋转空气过滤减压阀调节开关，表压无变化，说明空气过滤减压阀失灵，需更换。 3.输入交流电压过低

等离子切割机的使用现场有大型用电设施，切割机内部主回路元件故障等，会使输入交流电压过低。解决方法是，检查等离子切割机所接入电网是否有足够的承载能力，电源线规格是否符合要求。等离子切割机安装地点，应远离大型用电设备和经常有电气干扰的地方。使用过程中，要定期清理切割机内灰尘和元件上的污垢，检查电线是否有老化现象等。

喷嘴安装不当

因喷嘴安装不当，如丝扣未上紧，设备各挡位调整不当，需用水冷却的割炬在工作时，未按要求通入流动的冷却水以及频繁起弧，都会造成喷嘴过早损坏。 解决方法是，按照切割工件的技术要求，正确调整设备各挡位，检查割炬喷嘴是否安装牢圄，需通冷却水的喷嘴应提前使冷却水循环起来。切割时，根据工件的厚度调整割炬与工件之间的距离。

地线接触不良

接地是切割前一项必不可少的准备工作。未使用专用的接地工具，工件表面有绝缘物及长期使用老化严重的地线等，都会使地线与工件接触不良。 应使用专门的接地工具，并检查是否有绝缘物影响地线与工件表面接触，避免使用老化的接地线。

火花发生器

等离子切割机工作时，首先要引燃等离子弧，由高频振荡器激发电极与喷嘴内壁之间的气体，产生高频放电，使气体局部电离而形成小弧，这一小弧受压缩空气的作用，从喷嘴喷出以引燃等离于弧，这是火花发生器主要的任务。正常情况下，火花发生器的工作时间只有0.5~1s，不能自动断弧的原因一般是控制线路板元件失调，火花发生器的放电电极间隙不合适。