等离子切割喷嘴结构图

时间：2023-10-18 百科知识版权反馈

【摘要】：等离子弧切割是利用高温、高速和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料，并借助被压缩的高速气流，将熔化的材料吹除而形成狭窄割口的过程。等离子弧切割示意图见图6.12。等离子弧切割机包括电源、控制箱、水路系统、气路系统及割炬等。等离子弧割炬见图6.15。除此以外还有空气等离子弧切割，采用的气体是压缩空气。非转移型等离子弧切割与氧乙炔焰切割比较相似。

子任务二　等离子弧切割

目标要求

1.掌握等离子弧切割机操作。

2.熟悉等离子弧切割操作步骤和切割程序。

3.掌握等离子弧切割的操作技能。

一、任务

任务单如图6.11所示。

图6.11

二、任务准备

(1)切割设备：LG—400—1型等离子弧切割机。

(2)氮气瓶、减压器和流量计。

(3)等离子弧割炬。

(4)铈钨极：直径为5.5mm。

(5)工件：不锈钢板1Cr18Ni9Ti，规格为310mm×170mm×20mm，若干块。按图6.11画出切割线，并在割线上打样冲眼。切割练习前，要对焊件仔细清理，使其导电良好，练习时沿割件上的割线去切割直线和曲线。

三、任务相关知识

等离子弧切割是利用高温、高速和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料，并借助被压缩的高速气流，将熔化的材料吹除而形成狭窄割口的过程。等离子弧切割示意图见图6.12。

图6.12

1—钨极；2—进气管；3—喷嘴； 4—等离子弧；5—割件；6—电阻

1.等离子弧切割机

常用的等离子弧切割机有LG—400—1型、LG—400—2型和空气等离子弧切割机LGK8—40型等。等离子弧切割机包括电源、控制箱、水路系统、气路系统及割炬等。其外部接线见图6.13。

图6.13

(1)切割电源。电源应具有陡降的外特性曲线，要求空载电压在150～400V之间，工作电压在80V以上，为了保证等离子弧的稳定燃烧，一般采用直流电源。与LG—400—1型等离子弧切割机配套的电源是ZXG2—400型弧焊整流器，其空载电压较高，分180V和300V两挡，它既可进行手工切割又可进行自动切割。

(2)控制箱。控制箱能完成下列过程的控制：接通电源输入回路—使水压开关动作—接通小气流—接通高频振荡器—引燃小电流弧—接通切割电流回路，同时断开小电流回路和高频电流回路—接通切割气流—进入正常切割过程。当停止切割时，全部控制线路复原。

(3)水路系统。为保持正常切割必须通水冷却，冷却水流量应大于2～3L/min。水压为0.15～0.2MPa。水管设置不宜太长，一般自来水即可满足要求，应该采用循环水。

(4)气路系统。气路系统示意图见图6.14，其作用是防止钨极氧化、压缩电弧和保护喷嘴不被烧毁，一般气体压力应在0.25～0.35MPa。

图6.14

1—气瓶；2—减压器；3—三通管接头；4—针形调节阀； 5—割炬；6—浮子流量计；7—电磁气阀

(5)割炬。等离子弧割炬见图6.15。由上枪体、下枪体和喷嘴三个主要部件组成。其中喷嘴是割炬的核心部分，其结构形式和几何尺寸对等离子弧的压缩和稳定有重要影响。当喷嘴孔径过小、孔道长度太长时，等离子弧不稳定，甚至不能引弧，容易发生“双弧”，实践证明，喷嘴孔径与压缩孔道长度之比为1.5～1.8时较为合适，即喷嘴孔径采用2.4～4.0 mm时，配合压缩孔道长度为4.0～7.5mm。喷嘴由紫铜制成，壁厚一般为1.5～2.0mm。

图6.15

1—螺母；2—喷嘴；3—下枪体； 4—上枪体；5—电极夹；6—绝缘帽

2.气体和电极

(1)气体。最常用的气体为氮气、氩气、氮气加氢气、氩加氮加氢混合气体等，根据被切割材料及工艺条件选用。除此以外还有空气等离子弧切割，采用的气体是压缩空气。

(2)电极与极性。常选用铈钨极，采用直流正接。若为空气等离子弧切割，一般选用镶嵌式纯锆或纯铪电极。

3.等离子弧切割工艺参数

(1)切割电流。在增大切割电流的同时，应相应增大其他参数，若单纯增大电流，则切口变宽，喷嘴烧损会加剧，而且过大的切割电流会产生双弧现象。因此，应根据电极和喷嘴来选择合适的切割电流。

(2)空载电压。空载电压高易于引弧，特别是切割大厚度的板材时，空载电压相应要高。空载电压还与割炬结构、喷嘴至工件距离、气体流量有关。

(3)切割速度。加快切割速度，可使切口区域受热减小、切口变窄，但可能割不透工件。但切割速度过慢，会使切口表面粗糙，甚至在切口底部形成熔瘤，致使清渣困难。因此，应该在保证割透的前提下，尽可能地选择大的切割速度。

(4)气体流量。气体流量大，有利于压缩电弧，能量更为集中，冲刷力增大，并且又可提高工作电压，既提高了切割速度又提高了切割质量。但是，气体流量也不能过大，否则会带走大量的热量，降低熔化金属的温度，使切割能力降低、切口宽度增大。

(5)喷嘴距工件距离。在电极内缩量一定时(通常为2～4mm)，一般手工切割时喷嘴距工件的距离为8～10mm，自动切割时取6～8mm。

4.等离子弧切割基本操作要点

(1)控制割炬与割件的距离。非转移型等离子弧切割与氧乙炔焰切割比较相似。形成转移型弧后，割件就作为正极构成电回路。在操作过程中割炬和割件的距离不像气体火焰那样自由，距离过大将产生断弧，所以切割时，要控制割炬和割件的距离，为6～8mm。

(2)起割操作。起割时应从割件边缘开始，将割件边缘割穿后，再移动割炬导入切割尺寸线。但有的割件不允许从边缘起割，则事先在割件适当位置钻削直径约为12mm的工艺孔作为起割点，否则起割时的液态金属因气体的吹力产生翻弧现象，飞溅的熔渣会堵塞喷嘴，甚至烧坏喷嘴。

(3)割炬倾角。在整个切割过程中，割炬应与割缝两侧平面保持垂直，以保证割口垂直平整。为了提高切割效率，割炬在割缝所在平面内，沿切割方向的反方向应倾斜一个角度，可在10°～45°范围内调整。当切割厚件采用大功率时，倾角应小一些；切割薄板采用小功率时，倾角应大一些。

(4)分级转弧法。当切割大厚度割件时，需要较大的能量，即要采用较大的等离子弧功率。这时所用的喷嘴孔径和钨极直径均应增大，同时气体流量也应适当加大，使等离子弧有较大的吹力，并要有较高的空载电压电源，以克服切割厚件时电弧的不稳定性。等离子弧功率较大，在转弧时电流易突变，往往会引起电弧中断和喷嘴烧坏现象，故应采取分级转弧的方法，即在切割回路中串入限流电阻(约0.4Ω)，以降低转弧时的电流值，电弧建立后，再把电阻短路，使用正常的切割工艺参数。分级转弧电路见图6.16。