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等离子如何切割金属

什么是等离子?

 

人们常常把称为物质的第四态。我们通常认为物质有三种状态:固态、液态和气态。以常见的物质“水”为例,水的三种状态分别是冰、水和水蒸气。这些状态的区别在于其能量水平。

 

当以加热的形式给冰增加能量时,冰会融化成水。继续增加能量,水就会蒸发形成蒸气形态的氢和氧。继续给蒸气增加能量,氢和氧就会离子化。离子化过程会使气体变为导电体。这种能导电的离子化气体就是所谓的等离子。

 

等离子如何切割金属?

 

在切割导电金属的过程中,等离子切割工艺利用这种导电气体,将来自电源的能量通过等离子割炬传递到待切割的金属上,从而完成切割过程。

 

基本的等离子弧切割系统由电源、起弧电路和割炬组成。这些系统组件提供高质高效切割各种不同材料所需的电能、电离功能和工艺控制。

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等离子工艺所使用的电源是一种恒定电流的直流电源,开路电压通常为 240 VDC 到 400 VDC。电源的输出电流(安培数)决定了系统在切割速度和切割厚度方面的能力。电源的主要作用是提供适当的能量以便在电离后继续维持等离子弧。

 

起弧电路是一种能够以大约 2 MHz 的频率输出 5000 到 10000 伏交流电压的高频发生器电路。这种电压用于在割炬内部形成高能量的电弧,使气体电离,从而产生等离子。

割炬用于固定喷嘴和电极等易损件,并对这些部件进行冷却(空冷或水冷)。喷嘴和电极用于压缩和保持等离子射流。

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等离子切割机的工作过程

 

电源和起弧电路通过互联导线和电缆连接到割炬。这些导线和电缆为割炬输送启动及维持等离子切割工艺所需的气流、电流和高频。

 

1、向电源发送启动输入信号。这同时会在割炬端形成开路电压,并促使气体流向割炬。开路电压可通过电极 (-) 与喷嘴 (+) 之间的电压来测得。

 

请注意:喷嘴通过一个电阻器和一个继电器(引导弧继电器)连接到电源的正极,而待切割的金属(工件)则直接连接到电源正极。气体穿过喷嘴,从孔口流出。此时还没有电弧,因为直流电压还没有电流通路。

 

2.气流稳定后,即会启动高频电路。高频电弧会切断割炬内部电极和喷嘴之间的通路,导致气体必须通过此电弧才能流出喷嘴。

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高频电弧传递给气体的能量会使气体电离,从而产生导电性。这种导电气体会在电极和喷嘴之间形成电流通路,从而形成较终的等离子弧。气流会迫使等离子弧通过喷嘴孔口射出,形成引导弧。

 

3.假设喷嘴距离工件足够近,引导弧将会接通工件,因为通向正极的电流通路(电源上)并不像正极的喷嘴连接那样会受电阻器的限制。在电源处可通过电子装置感测到流经工件的电流。

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感测到电流后,即会禁用高频电路,同时打开引导弧继电器。此后,即可利用电源直流电弧释放的能量维持气体的电离。

 

4.等离子弧的温度可熔化金属,穿透工件,高速气流则可冲掉割缝底部的熔渣。此时,割炬将会开始运动,切割过程便正式开始。



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