等离子切割工艺参数的详细介绍
来源:徐州海博数控科技有限公司     2015-8-1
工作气体和流量:工作气体包括切割气体和辅助气体,有些精细等离子还需要起弧气体。要根据实际切割板材的材质、厚度和切割方法来选择合适的工作气体。既要保证等离子射流的形成,又要保证能吹除切口的熔渣。

使用数控等离子切割机时切割参数的设置对切割速度和切割效果的影响是至关重要的。要使用等离子进行高质量、高效率的切割必须对相关切割工艺参数有深刻地理解和掌握。

一、切割电流:切割电流是等离子最重要的切割参数,切割电流的大小直接决定了等离子弧的切割能力即可切割的厚度和速度。

切割电流的影响:

1.切割电流增大,等离子弧的能量增加,切割厚度和切割速度增加;

2.切割电流增大,等离子弧的直径增加,电弧变粗使切口变宽;

3.切割电流过大使割嘴过热,过早地损伤。所以在切割前要根据切割板材的厚度设置合适的切割电流。

二、切割速度:板材由于材质和厚度不同,熔点高低、热导率大小以及熔化后的表面张力等不同因素,实际切割速度也不同。

切割速度的影响:

1、适当提高切割速度能提高切割质量,切口变窄且表面更平整,同时减轻热变形;

2、切割速度设置过快使射流不能快速的将金属熔渣吹掉而形成较大的后拖量,导致切口挂渣增多质量下降,良好的切割质量与切割速度是分不开的。

三、电压:等离子弧切割机通常有较高的空载电压和工作电压,当电流一定时,提高电压可提高等离子弧焓值和切割能力。如果同时减小射流的直径并加大气体的流速,通常可以得到更高的切割速度和更好的切割质量。

四、工作气体和流量:工作气体包括切割气体和辅助气体,有些精细等离子还需要起弧气体。要根据实际切割板材的材质、厚度和切割方法来选择合适的工作气体。既要保证等离子射流的形成,又要保证能吹除切口的熔渣。

过大的气体流量会带走更多的等离子弧的热量导致切割能力下降,气体流量过低也会降低等离子弧的切割能力,同时挂渣量增多。目前等离子切割机通常都是靠气体压力来控制流量。切割某厚度板材所使用的气体压力一般参照设备厂商提供的数据进行选择,如果遇到其它的特殊应用时,气体压力需要通过实际的切割试验来确定。

1.氩气在高温时几乎不与任何金属发生反应,使用氩气的等离子弧很稳定。同时对割嘴和电极有的损耗也较小有较长的使用寿命。但是氩气等离子弧的电压较低,焓值不高,切割能力有限,切割厚度与空气等离子切割要低25%。另外在氩气作为保护气的环境中,熔化的金属表面张力较大,比在氮气作为保护气环境下高出约30%,因此会产生较多的挂渣,即使在混合其他气体一起使用的情况下挂渣情况也比较严重。所以很少使用氩气进行等离子切割。

2.氢气通常是作为辅助气体与其它气体混和使用,比如H35(氢气体积为35%,其余为氩气)是等离子弧切割能力最强的气体之一,氢气可以显著提高电弧电压,使等离子射流有非常高的焓值,并且与氩气混合使用时大大提高了等离子射流的切割能力。一般切割70mm以上厚度的金属使用氢和氩混合作为切割气体。

3.氮气是一种常用的工作气体,在有较高的电压条件下,氮气等离子弧得到较好的稳定性和比氩气更高的射流能量,即使是切割不锈钢和镍基合金等液态粘性较大的金属时,切口下边缘的挂渣量也很少。氮气可以单独使用也可以同其它气体混和,有时氮气还被用作氧等离子弧切割时的起弧气体。

4.氧气可以提高切割速度,使用氧气进行切割时高温高能的等离子弧使得切割速度更快,最好配合使用抗高温氧化的电极,另外对电极进行起弧时的防冲击保护,以延长电极的使用寿命。

5.空气也是最经济的工作气体。空气中含有约78%的氮气和21%的氧气,单独使用空气切割时,会有挂渣以及切口氧化等问题,而且电极和喷嘴的寿命较低也会影响工作效率增加切割成本。

五、切割高度:是指割嘴端面到切割表面的距离。等离子切割一般使用恒流或陡降外特征的电源,割嘴高度增加后电流变化很小,但是弧长变长会导致电弧电压增大,从而使电弧功率提高,但是变长的弧柱更多的暴露在空气中损失的能量更大。两个因素下后者的影响更大,使有效的切割能量减小,导致切割能力下降。

另外等离子射流离开枪口后是向外膨胀的,割嘴高度增加会引起切口变宽。但是割嘴过低时可能会引起双弧现象。采用陶瓷外喷嘴可以将喷嘴高度设为零,即割嘴端面直接接触板材表面,通常可以获得不错的效果。

在机械加工行业中使用的金属板材厚度大多在50mm以下,常规的等离子切割往往会形成上大下小的切口。当采用氧和氮气等离子弧切割碳钢、铝和不锈钢时,当板厚在10~25mm范围内时,通常是材料越厚,端边的垂直度越好,其切割棱边的角度误差在1度~4度。当板厚小于1mm,随板厚的减小,切口角度误差从3度~4度增加到15度~25度。

一般认为,这种现象的产生原因是由于等离子射流在割口面上的热输入不平衡所致,即在割口的上部等离子弧能量的释放多于下部。这个能量释放的不平衡,与很多工艺参数密切相关,如等离子弧压缩程度、切割速度及喷嘴到工件的距离等。

增加电弧的压缩程度可以使高温等离子射流延长,形成更为均匀的高温区域,同时加大射流的速度,可以减小切口上下的宽度差。然而,常规喷嘴的过度压缩往往会引起双弧现象,双弧不但会损耗电极和喷嘴,使切割过程无法进行,而且也会导致切口质量的下降。另外,过大的切割速度和过大的喷嘴高度都会引起切口上下宽度差的增加。





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