5等离子切割工艺详解

1、数控数控-飞马特飞马特等离子等离子切割工艺要求Slide 22022年4月13日星期三切割切割图图表表Mild Steel100AO2 Plasma / Air ShieldShield Cup Shield Cap Shield Gas Distributor Tip Plasma Gas Distributor Electrode Cartridge 22-1016 22-1027 22-1272 22-1153 22-1041 22-1171 22-1020 100A Mild Steel XTL O2/Air 材料厚度材料厚度 预预流气流气压压力力 (Air) 等离子流量等离子流量压压

2、力力 (O2) 保保护护气流量气流量压压力力 (Air) 弧弧压压 切割高度切割高度 切割速度切割速度 穿孔高度穿孔高度 穿孔延穿孔延时间时间 切切缝宽缝宽度度(mm) (Bar) Ball (Bar) Ball (Bar) Volts (mm) (mm/min) (mm) (sec) (mm) 4 2.8 55 8.3 80 8.3 39 2.0 6120 5.1 0.2 1.7 5 2.8 55 8.3 80 8.3 140 2.3 4670 5.1 0.2 1.8 6 2.8 55 8.3 80 8.3 141 2.5 4030 5.1 0.3 1.9 8 2.8 55 8.3 80 8

3、.3 142 2.7 3080 5.7 0.4 2.1 10 2.8 55 8.3 80 8.3 144 2.8 2300 6.5 0.4 2.2 12 2.8 55 8.3 80 8.3 146 3.0 1800 7.3 0.6 2.4 15 2.8 55 8.3 80 8.3 148 3.1 1370 8.5 0.7 2.5 20 2.8 55 8.3 80 8.3 157 3.8 640 边 缘 起 弧 3.2Slide 32022年4月13日星期三数控等离子机切割工艺参数数控等离子机切割工艺参数 切割电流切割电流 切割速度切割速度 电弧电压电弧电压 工作气体工作气体 气压与流量气压与流

4、量 切割高度切割高度 切割功率密度切割功率密度 Slide 42022年4月13日星期三切割电流 它是最重要的切割工艺参数，直接决定了它是最重要的切割工艺参数，直接决定了切割切割的厚的厚度和速度，即切割能力度和速度，即切割能力 切割电流增大，电弧能量增加，切割能力提高，切割速度是随之增大； 切割电流增大，电弧直径增加，电弧变粗使得切口变宽； 切割电流过大使得喷嘴热负荷增大，喷嘴过早地损伤，切割质量自然也下降，甚至无法进行正常切割。 飞马特等离子电源在输出端安装有霍乐电流传感器飞马特等离子电源在输出端安装有霍乐电流传感器,它具有很高的测它具有很高的测量度与极快的响应特性，它能将输出电流的细微变化

5、反馈至脉宽信号控量度与极快的响应特性，它能将输出电流的细微变化反馈至脉宽信号控制端，实时控制输出电流的变化，确保电流稳定。制端，实时控制输出电流的变化，确保电流稳定。Slide 52022年4月13日星期三切割速度 最佳切割速度可参照切割表或用试验来确定，由于材料的厚薄度，最佳切割速度可参照切割表或用试验来确定，由于材料的厚薄度，材质不同，熔点高低，热导率大小以及熔化后的表面张力等因素，切割材质不同，熔点高低，热导率大小以及熔化后的表面张力等因素，切割速度也要相应的变化。速度也要相应的变化。切割切割速度适度地提高能改善切口质量，使切口略有变窄，切口表面更平整，同时可减小变形。切割速度过快使得切

6、割的线能量低于所需的量值，切缝中射流不能快速将熔化的熔融物立即吹掉而形成较大的后拖量，伴随有切口挂渣，切口表面质量下降。当切割速度太低时，由于切口处是等离子弧的阳极，为了维持电弧自身的稳定，阳极斑点或阳极区必然要在离电弧最近的切缝附近找到传导电流的地方，同时会向射流的径向传递更多的热量，因此使切口变宽，切口两侧熔融的材料在底缘聚集并凝固，形成不易清理的挂渣，而且切口上缘因加热熔化过多而形成圆角。当速度极低时，由于切口过宽，电弧甚至会熄灭。由此可见，良好的切割质量与切割速度是分不开的。Slide 62022年4月13日星期三电弧电压一般认为电源正常输出电压即为切割电压。等一般认为电源正常输出电压

7、即为切割电压。等离子弧切割机通常有较高的空载电压和工作电离子弧切割机通常有较高的空载电压和工作电压，在使用电离能高的气体如氮气、氢气或空压，在使用电离能高的气体如氮气、氢气或空气时，稳定等离子弧所需的电压会更高。当电气时，稳定等离子弧所需的电压会更高。当电流一定时，电压的提高意味着电弧焓值的提高流一定时，电压的提高意味着电弧焓值的提高和切割能力的提高。如果在焓值提高的同时，和切割能力的提高。如果在焓值提高的同时，减小射流的直径并加大气体的流速，往往可以减小射流的直径并加大气体的流速，往往可以获得更快的切割速度和更好的切割质量。获得更快的切割速度和更好的切割质量。Slide 72022年4月13

8、日星期三工作气体 工作气体包括切割气体和辅助气体，精细等离子还要求起弧气体，通常要根据工作气体包括切割气体和辅助气体，精细等离子还要求起弧气体，通常要根据切割切割材料的种类，厚度和切割方法来选择合适的工作气体。材料的种类，厚度和切割方法来选择合适的工作气体。氢气通常是作为辅助气体与其它气体混和作用，如著名的气体H35（氢气的体积分数为，其余为氩气）是等离子弧切割能力最强的气体之一，这主要得利于氢气。由于氢气能显著提高电弧电压，使氢等离子射流有很高的焓值，当与氩气混合使用时，其等离子射流的切割能力大大提高。氮气是一种常用的工作气体，在有较高电源电压的条件下，氮气等离子弧有较好的稳定性和比氩气更高

9、的射流能量，即使是切割液态金属粘度大的材料如不锈钢和镍基合金时，切口下缘的挂渣量也很少。氮气可以单独使用，也可以同其它气体混和使用。氧气可以提高切割低碳钢材料的速度。使用氧气进行切割时，切割模式与火焰切割很相像，高温高能的等离子弧使得切割速度更快，但是必须配合使用抗高温氧化的电极，同时对电极进行起弧时的防冲击保护，以延长电极的寿命。空气中含有约78%的氮气，所以利用空气切割所形成的挂渣情况与用氮气切割时很相像；空气中还含有约21%的氧气，因为氧的存在，用空气的切割低碳钢材料的速度也很高；同时空气也是最经济的工作气体。但单独使用空气切割时，会有挂渣以及切口氧化、增氮等问题，而且电极和喷嘴的寿命较

10、低也会影响工作效率和切割成本。Slide 82022年4月13日星期三气压与流量工作气压较低时，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； 气压过高气压过高时，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功率密度。 切割气体既要保证等离子射流的形成，又要保证去除切口中的熔融金属和氧化物。 过大的气体流量会带走更多的电弧热量，使得射流的长度变短，导致切割能力下降和电弧不稳；过小的气体流量则使等离子弧失去应有的挺直度而使切割的深度变浅，同时也容易产生挂渣。 切割一定厚度的

11、板材所使需的气体压力与流量一定要按照切割表的切割一定厚度的板材所使需的气体压力与流量一定要按照切割表的数据来进行调整数据来进行调整.若有其它的特殊应用时，气体压力与流量则需要通过实若有其它的特殊应用时，气体压力与流量则需要通过实际切割试验来确定。际切割试验来确定。 Slide 92022年4月13日星期三切割高度 指喷嘴端面与板材表面的距离，它构成了整个弧长的一部分。指喷嘴端面与板材表面的距离，它构成了整个弧长的一部分。由于等离子弧切割一般使用恒流或陡降外特征的电源，喷嘴高度增加后，电流变化很小，但会使弧长增加并导致电弧电压增大，从而使电弧功率提高；但同时也会使暴露在环境中的弧长增长，弧柱损失

12、的能量增多。在两个因素综合作用的情况下，前者的作用往往完全被后者所抵消，反而会使有效的切割能量减小，致使切割能力降低。通常表现是切割射流的吹力减弱，切口下部残留的熔渣增多，上部边缘过熔而出现圆角等。另外，从等离子射流的形态方面考虑，射流直径在离开枪口后是向外膨胀的，喷嘴高度的增加必然引起切口宽度加大。 根据空气动力学的原理，当喷嘴高度在根据空气动力学的原理，当喷嘴高度在2.5mm6mm的范围内，切的范围内，切割射流的吹力可达到较理想的效果割射流的吹力可达到较理想的效果。Slide 102022年4月13日星期三切割功率密度为了获得高压缩性的等离子切割电弧，切割喷嘴都采用了较小的喷嘴孔径、较长的孔道长度并加强了冷却效果，这样可以使得喷嘴有效断面内通过的电流增加，即电弧的功率密度增大。但同时压缩也使得电弧的功率损失加大，因此，实际用于切割的有效能量要要比电源输出的功率小，其损失率一般在25%50%之间，有些方法如水压缩等离子弧的能量损失率会更大，在进行切割工艺参数设计或切割成本的经济核算时应该考虑这个问题。 高性能飞马特等离子切割系统集中了以往的科技高性