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。
一般等(deng)(deng)離(li)子弧(hu)切割如圖(tu)6-13所示(shi)。切割金(jin)屬(shu)材(cai)料通常都(dou)采(cai)用(yong)(yong)轉移(yi)型電弧(hu)。一般的等(deng)(deng)離(li)子弧(hu)不用(yong)(yong)保護(hu)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti),工作氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)和切割氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)從(cong)同一噴嘴內(nei)噴出。引(yin)弧(hu)時,噴出小氣(qi)(qi)(qi)流(liu)離(li)子氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)作為電離(li)介質,切割時,則同時噴出大氣(qi)(qi)(qi)流(liu)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)以排(pai)除熔化金(jin)屬(shu),工作氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)通常選(xuan)用(yong)(yong)氮氣(qi)(qi)(qi)。切割薄金(jin)屬(shu)板材(cai)時,可(ke)采(cai)用(yong)(yong)微束等(deng)(deng)離(li)子弧(hu)來(lai)獲(huo)得(de)更窄(zhai)的割口。
水(shui)再(zai)壓縮等(deng)(deng)離(li)子弧(hu)切(qie)割(ge)時,由割(ge)槍噴(pen)出的(de)(de)除工(gong)作(zuo)氣(qi)體外,還伴(ban)隨有(you)高(gao)速(su)流動的(de)(de)水(shui)束(shu),共同迅速(su)地(di)將熔化金(jin)屬排開。其切(qie)割(ge)原理(li)如圖6-14所(suo)示(shi)。噴(pen)出噴(pen)嘴(zui)的(de)(de)高(gao)速(su)水(shui)流有(you)兩(liang)種(zhong)進水(shui)型式。一(yi)種(zhong)為高(gao)壓水(shui)流徑向進入噴(pen)嘴(zui)孔道后再(zai)從割(ge)槍噴(pen)出;另一(yi)種(zhong)為軸向進入嘴(zui)外圍后以(yi)環形水(shui)流從割(ge)槍噴(pen)出。水(shui)再(zai)壓縮等(deng)(deng)離(li)子弧(hu)切(qie)割(ge)的(de)(de)水(shui)噴(pen)濺嚴重,一(yi)般(ban)在水(shui)槽中進行,工(gong)件(jian)位于水(shui)面下200mm左右(you)。切(qie)割(ge)時,利用水(shui)的(de)(de)特性,可(ke)以(yi)使(shi)切(qie)割(ge)噪聲降低(di)15dB左右(you),并能(neng)吸收切(qie)割(ge)過程中所(suo)形成的(de)(de)強(qiang)烈(lie)弧(hu)光(guang)、金(jin)屬粒子、灰塵、煙氣(qi)、紫(zi)外線等(deng)(deng),大大地(di)改(gai)善(shan)了操作(zuo)工(gong)的(de)(de)工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)。水(shui)還能(neng)冷卻工(gong)件(jian),使(shi)割(ge)口(kou)平(ping)整和割(ge)后工(gong)件(jian)熱變形減小,割(ge)口(kou)寬度也比一(yi)般(ban)等(deng)(deng)離(li)子弧(hu)切(qie)割(ge)的(de)(de)割(ge)口(kou)窄。
空(kong)氣(qi)等(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)有(you)兩種型式。圖6-15(a)為(wei)單一空(kong)氣(qi)式等(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)原(yuan)理圖,它(ta)利用(yong)空(kong)氣(qi)壓縮機提供的(de)(de)壓縮空(kong)氣(qi)作為(wei)工作氣(qi)體和排除(chu)熔化(hua)金屬的(de)(de)氣(qi)流。這種型式的(de)(de)空(kong)氣(qi)等(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)成本低,氣(qi)體來源方便。壓縮空(kong)氣(qi)在電(dian)弧(hu)(hu)中加熱后分解和電(dian)離(li),生(sheng)成的(de)(de)氧與切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)金屬產(chan)生(sheng)化(hua)學(xue)放熱反應,加快了(le)切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)速(su)度。充分電(dian)離(li)的(de)(de)空(kong)氣(qi)等(deng)離(li)子(zi)(zi)體的(de)(de)熱焓值高(gao),因而電(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)能(neng)量大,與其他(ta)等(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)方法相比,其切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)速(su)度快,特別適合于切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)厚度在30mm以下(xia)的(de)(de)碳鋼,也可(ke)以切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)銅、不銹(xiu)鋼、鋁(lv)及其他(ta)材料。但(dan)是這種切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)方法的(de)(de)電(dian)極(ji)受到強(qiang)烈的(de)(de)氧化(hua)腐(fu)蝕,所以一般采用(yong)鑲嵌(qian)式純鋯(gao)(gao)、純鉿電(dian)極(ji)而不能(neng)采用(yong)鎢電(dian)極(ji)或氧化(hua)物(wu)鎢電(dian)極(ji)。即(ji)使采用(yong)鋯(gao)(gao)、鉿電(dian)極(ji),它(ta)的(de)(de)工作壽命(ming)一般也只(zhi)在5~10h以內(nei)(nei)。另一種為(wei)復(fu)合式空(kong)氣(qi)等(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge),其切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)原(yuan)理如圖6-15(b)所示。內(nei)(nei)噴(pen)嘴內(nei)(nei)通入常用(yong)的(de)(de)工作氣(qi)體,外噴(pen)嘴內(nei)(nei)通人壓縮空(kong)氣(qi)。
這樣,一(yi)(yi)方面(mian)(mian)利用壓縮空氣在切割區的化(hua)(hua)學放熱反(fan)應(ying)提高(gao)切割速(su)度;另一(yi)(yi)方面(mian)(mian)又避免了空氣與電極(ji)的直接接觸(chu),因而可(ke)采用純(chun)鎢(wu)(wu)電極(ji)或(huo)氧化(hua)(hua)物鎢(wu)(wu)電極(ji),簡化(hua)(hua)了電極(ji)結構(gou)。