等離子弧切割是現在不銹鋼加工過程中最常用的一種切割方法。它利用高速、高溫和高能的等離子氣流來加熱和熔化被切割的材料,并借助內部的或者外部的高速氣流或水流將熔化材料排開直至等離子氣流穿透背面而形成割口。等離子弧切割方法又分為一般等離子弧切割、水再壓縮等離子弧切割、空氣等離子弧切割。


  一般(ban)等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割如圖6-13所(suo)示。切(qie)(qie)割金屬(shu)材(cai)料通常都采用轉移(yi)型電弧(hu)。一般(ban)的等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)不(bu)用保護氣(qi)體,工作(zuo)氣(qi)體和切(qie)(qie)割氣(qi)體從同(tong)一噴嘴內噴出(chu)(chu)。引弧(hu)時,噴出(chu)(chu)小氣(qi)流離(li)(li)子(zi)(zi)氣(qi)體作(zuo)為電離(li)(li)介(jie)質,切(qie)(qie)割時,則同(tong)時噴出(chu)(chu)大氣(qi)流氣(qi)體以排除熔化金屬(shu),工作(zuo)氣(qi)體通常選用氮氣(qi)。切(qie)(qie)割薄金屬(shu)板(ban)材(cai)時,可采用微束等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)來獲得更窄(zhai)的割口。


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  水(shui)再(zai)壓(ya)縮(suo)等離(li)子弧(hu)切割(ge)(ge)(ge)時(shi),由(you)割(ge)(ge)(ge)槍(qiang)(qiang)噴(pen)(pen)出(chu)(chu)的(de)除(chu)工(gong)作(zuo)氣體(ti)外,還伴隨有高速(su)流(liu)動的(de)水(shui)束,共同迅速(su)地(di)將熔(rong)化金屬(shu)排開。其(qi)切割(ge)(ge)(ge)原理如(ru)圖6-14所示。噴(pen)(pen)出(chu)(chu)噴(pen)(pen)嘴(zui)的(de)高速(su)水(shui)流(liu)有兩種(zhong)進(jin)水(shui)型式。一(yi)種(zhong)為高壓(ya)水(shui)流(liu)徑向進(jin)入噴(pen)(pen)嘴(zui)孔(kong)道(dao)后再(zai)從(cong)割(ge)(ge)(ge)槍(qiang)(qiang)噴(pen)(pen)出(chu)(chu);另一(yi)種(zhong)為軸向進(jin)入嘴(zui)外圍后以(yi)(yi)環形水(shui)流(liu)從(cong)割(ge)(ge)(ge)槍(qiang)(qiang)噴(pen)(pen)出(chu)(chu)。水(shui)再(zai)壓(ya)縮(suo)等離(li)子弧(hu)切割(ge)(ge)(ge)的(de)水(shui)噴(pen)(pen)濺嚴重,一(yi)般(ban)在水(shui)槽中(zhong)進(jin)行,工(gong)件(jian)位于水(shui)面(mian)下200mm左右。切割(ge)(ge)(ge)時(shi),利用水(shui)的(de)特性,可以(yi)(yi)使切割(ge)(ge)(ge)噪聲降低15dB左右,并(bing)能吸收切割(ge)(ge)(ge)過程中(zhong)所形成的(de)強烈弧(hu)光(guang)、金屬(shu)粒子、灰(hui)塵(chen)、煙氣、紫外線等,大大地(di)改(gai)善了操作(zuo)工(gong)的(de)工(gong)作(zuo)條件(jian)。水(shui)還能冷卻工(gong)件(jian),使割(ge)(ge)(ge)口(kou)平(ping)整和割(ge)(ge)(ge)后工(gong)件(jian)熱變形減小,割(ge)(ge)(ge)口(kou)寬度也(ye)比(bi)一(yi)般(ban)等離(li)子弧(hu)切割(ge)(ge)(ge)的(de)割(ge)(ge)(ge)口(kou)窄(zhai)。


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  空(kong)(kong)氣(qi)(qi)等(deng)離(li)子弧(hu)(hu)切割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)有兩種型(xing)式(shi)(shi)。圖6-15(a)為(wei)單一(yi)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)式(shi)(shi)等(deng)離(li)子弧(hu)(hu)切割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)原(yuan)理(li)圖,它利(li)用空(kong)(kong)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)提供的(de)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)作為(wei)工(gong)作氣(qi)(qi)體和(he)排除熔化(hua)(hua)金(jin)屬的(de)氣(qi)(qi)流。這(zhe)種型(xing)式(shi)(shi)的(de)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)等(deng)離(li)子弧(hu)(hu)切割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)成(cheng)本低,氣(qi)(qi)體來源方便。壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)在(zai)(zai)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)中加熱后分解(jie)和(he)電(dian)(dian)離(li),生成(cheng)的(de)氧(yang)(yang)與切割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)金(jin)屬產生化(hua)(hua)學(xue)放熱反應,加快了切割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)速度。充分電(dian)(dian)離(li)的(de)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)等(deng)離(li)子體的(de)熱焓值(zhi)高,因而電(dian)(dian)弧(hu)(hu)的(de)能量(liang)大(da),與其(qi)他等(deng)離(li)子弧(hu)(hu)切割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)方法相(xiang)比,其(qi)切割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)速度快,特別適合(he)于(yu)切割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)厚度在(zai)(zai)30mm以下的(de)碳(tan)鋼(gang)(gang),也可(ke)以切割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)銅、不銹(xiu)鋼(gang)(gang)、鋁及其(qi)他材料。但是這(zhe)種切割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)方法的(de)電(dian)(dian)極(ji)(ji)受(shou)到強烈的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)腐蝕,所以一(yi)般(ban)采(cai)用鑲嵌式(shi)(shi)純鋯、純鉿(jia)(jia)電(dian)(dian)極(ji)(ji)而不能采(cai)用鎢電(dian)(dian)極(ji)(ji)或氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物鎢電(dian)(dian)極(ji)(ji)。即使采(cai)用鋯、鉿(jia)(jia)電(dian)(dian)極(ji)(ji),它的(de)工(gong)作壽命一(yi)般(ban)也只(zhi)在(zai)(zai)5~10h以內(nei)(nei)。另(ling)一(yi)種為(wei)復合(he)式(shi)(shi)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)等(deng)離(li)子弧(hu)(hu)切割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge),其(qi)切割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)原(yuan)理(li)如(ru)圖6-15(b)所示。內(nei)(nei)噴嘴內(nei)(nei)通入(ru)常用的(de)工(gong)作氣(qi)(qi)體,外(wai)噴嘴內(nei)(nei)通人壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)。


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  這樣,一方面(mian)利用壓縮空(kong)(kong)氣在切割區(qu)的(de)化學放熱(re)反(fan)應提高(gao)切割速度(du);另(ling)一方面(mian)又避免了空(kong)(kong)氣與電(dian)極的(de)直接(jie)接(jie)觸,因而(er)可(ke)采用純鎢(wu)電(dian)極或氧化物鎢(wu)電(dian)極,簡化了電(dian)極結構。