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等离子切割技术原理

利用等离子弧的热能对金属或非金属进行切割﹑焊接和喷涂等的特种加工方法。


    1955 年﹐美国首先研究成功等离子弧切割。产生等离子弧的原理是﹕让连续通气放电的电弧通过一

个喷嘴孔﹐使其在孔道中产生机械压缩效应﹔同时﹐由于弧柱中心比其外围温度高﹑电离度高﹑导电性

能好﹐电流自然趋向弧柱中心﹐产生热收缩效应﹐同时加上弧柱本身磁场的磁收缩效应。这 3 种效应对

弧柱进行强烈压缩﹐在与弧柱内部膨胀压力保持平衡的条件下﹐使弧柱中心气体达到高度的电离﹐而构

成电子﹑离子以及部分原子和分子的混合物﹐即等离子弧。

           等离子弧按导电方式可分为非转移型﹑转移型和混合型 3 种(见图 等离子弧的类型)。它们的区别

主要是﹕非转移型的电源正极接喷嘴﹐而转移型电源正极接工件(一般先按非转移型接线产生等离子弧后

再过渡到转移型)﹐混合型的电源正极同时接喷嘴和工件。这 3 种方式一般都使用具有直流陡降外特性的

电源。空载电压高低与使用的气体有关﹐若使用氩时﹐空载电压为 65~100 伏﹐而使用氮或氢时为

250~400 伏。

           转移型等离子弧温度高(10000~52000℃)﹐有效热利用率高﹐主要用于切割﹑焊接(见等离子弧

焊)和熔炼金属。切割的金属有铜﹑铝及其合金﹑不锈钢﹑各种合金钢﹑低碳钢﹑铸铁﹑钼和钨等。常用

的切割气体为氮或氢氩﹑氢氮﹑氮氩混合气体。常用的电极为铈钨或钍钨电极﹐采用压缩空气切割时使

用的电极为金属锆或铪。使用的喷嘴材料一般为紫铜或锆铜。切割不锈钢﹑铝及其合金的厚度一般为 3~

100 毫米﹐最大厚度可达 250 毫米。70 年代后﹐又发展了双层气体等离子弧切割﹑笔式微束等离子弧

切割和水压缩等离子弧切割等﹐这些方法能减小工件的切缝宽度﹐提高切割质量。非转移型等离子弧温

度最高可达 18000℃﹐主要用于工件表面喷涂耐高温﹑耐磨损﹑耐腐蚀的高熔点金属或非金属涂层﹐也

可以切割薄板金属材料﹐还可以作为金属表面热处理的热源。混合型等离子弧主要用于微束等离子弧焊

接和粉末堆焊。


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