等离子切割指南

切割质量、生产率、运营成本和多功能性的结合使等离子成为当今最受欢迎的工业切割工艺。

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等离子系统组件
  • 基本等离子切割系统包括以下组件:

  • 电源 – 恒流直流电源。开路电压通常在 240 至 400 VDC 范围内。电源的输出电流(安培数)和总千瓦额定值决定了系统的速度和切割厚度能力。电源的主要功能是提供正确的能量以在电离后维持等离子弧。

  • 电弧启动电路 – 在大多数 130 安培及以上的液冷割炬中,这是一个高频发生器电路,可在约 2 MHz 下产生 5,000 至 10,000 伏的交流电压。该电压在割炬内部产生高强度电弧以电离气体,从而产生等离子体。与上述高频启动电路不同,空气等离子割炬通常使用移动电极或“反吹启动”技术来电离气体。

  • 焊炬 – 用作消耗性喷嘴和电极的支架,并为这些部件提供冷却(气体或水)。喷嘴和电极收缩并维持等离子射流。
什么是等离子体?

等离子体是物质的第四种状态。我们通常认为物质有三种状态:固体、液体和气体。对于常见的元素水,这三种状态分别是冰、水和蒸汽。


这些状态之间的区别在于它们的相对能量水平。当你以热量的形式向冰中添加能量时,冰会融化并形成水;如果你添加更多的能量,水就会蒸发并变成蒸汽。如果你向蒸汽中添加更多的能量——将其加热到大约 11,700° C——蒸汽会分解成多种成分气体,并变得具有导电性或电离性。这种高能电离气体称为等离子体。


等离子切割系统使用等离子流将能量传输给导电工作材料。等离子流通常是通过将氮气、氧气、氩气甚至空气等气体强制通过狭窄的喷嘴形成的。外部电源产生的电流为气流增加足够的能量以使其电离,将其变成温度接近 40,000˚ F 的等离子弧。等离子弧通过熔化工件来切割工件,并吹走熔融的金属。

等离子属性

材料类型

· 任何导电金属,包括不锈钢和铝

· 可处理生锈、涂漆和膨胀金属


切割质量

· 公差在 +/- 0.38 毫米至 0.5 毫米(+/- 0.015 英寸至 0.020 英寸)范围内,对于小于 10 毫米(3/8 英寸)的钢材,平均边缘角度为 2° 至 3°;对于 12 毫米至 38 毫米(1/2 英寸至 1-1/2 英寸)的钢材,平均边缘角度为 1°; 50 毫米 (2”) 钢材上小于 1°


· 热影响区较窄,通常小于 0.25 毫米 (0.010”)

· 正确选择工艺和气体将产生最小的边缘硬化,从而实现出色的可焊性

· 边缘相对光滑,焊枪运动平稳

· 钢材上的浮渣(再凝固的金属)在额定生产能力范围内最小

* 公差将根据材料类型和厚度、零件几何形状以及切割系统的整体设计和质量而有所不同。此处列出的公差是假设使用具有良好运动能力的优质切割台的普遍接受的公差。即使配备完全相同的切割组件,不同的切割台也会提供不同的结果。


理想厚度

· 26 号规格至 50 毫米 (2") 的低碳钢、不锈钢和铝

· 能够切割厚度达 182 毫米 (6-1/4") 的不锈钢和铝;需要进行一些二次加工


生产力

· 在 6 毫米 (1/4”) 及更厚的材料上比激光更快

· 在 50 毫米 (2”) 以内比氧燃料更快


运营成本

· 所有材料和厚度在 50 毫米 (2”) 以内的每个部件成本低

· 服务和维护要求低


资本设备成本

· 中等 – 高于氧燃料,低于激光和水射流


便携性

· 高度便携,重量轻空气等离子系统上的逆变器设计

· 当今的系统设计用于发电机上的良好性能

· 一些系统包括内置空气压缩机


切割应用
  • · 直线切割
  • · 斜角切割
  • · 凿孔
  • · 孔切割
  • · 延伸切割和凿孔
  • · 精细切割
  • · 标记

等离子体类型

传统单流等离子体


  • 该工艺使用两种气体,一种等离子气体和一种保护气体。在 125 安培以下的系统中,空气通常既用作等离子气体,又用作保护气体。保护技术的优势在于,它使喷嘴与穿孔时熔融金属回吹的接触绝缘,并且还允许在手动应用中进行拖曳切割。进一步的改进(锥形流技术)提高了某些系统的切割性能和喷嘴寿命。

双流等离子(屏蔽)


该工艺使用两种气体,一种等离子气体和一种保护气体。在 125 安培以下的系统中,空气通常既用作等离子气体,又用作保护气体。保护技术的优势在于,它使喷嘴与穿孔时熔融金属回吹的接触绝缘,并且还允许在手动应用中进行拖曳切割。进一步的改进(锥形流技术)提高了某些系统的切割性能和喷嘴寿命。


高清晰度等离子


在此过程中,专门设计的喷嘴可缩小电弧并提高能量密度。由于电弧能量较高,高清晰度等离子切割机可在切割厚度达 50 毫米 (2 英寸) 的材料时实现卓越的切割质量,切割边缘角度更佳,切口更窄,切割速度比传统等离子切割技术更快。这些系统通常可实现 +/- 0.25 毫米 (0.010 英寸) 范围内的切割件精度。


当今的高清系统可实现极高的自动化水平,并且仅适用于自动化应用。在最先进的系统中,几乎所有机器操作员的专业知识(在早期等离子系统上获得良好切割质量所必需的)基本上都包含在管理日常切割操作的 CAM 软件中。


使用高清晰度等离子切割,切割孔呈圆形,几乎没有锥度。边缘呈方形且无渣滓。切割周期可大幅提高生产率。单个等离子切割系统可使用同一割炬切割厚度从薄规格到 182 毫米 (6”) 以上的材料。割炬可通过同一喷嘴孔切割和标记板材。