等离子切割原理及相关工艺ppt课件

1、 等离子切割原理及相关工艺等离子切割原理及相关工艺主讲：主讲：xiaomingttxiaomingtt船体构件的边缘加工主要有以下三种方法：船体构件的边缘加工主要有以下三种方法： 一、机械剪切法一、机械剪切法(一一)机械剪切原理机械剪切原理(二二)机械剪切加工工艺机械剪切加工工艺 二、气割方法二、气割方法(化学切割法化学切割法)(一一) 气割原理气割原理(二二) 气割工艺过程气割工艺过程 三、数控等离子切割法三、数控等离子切割法以下就主要引见一下等离子切割的根本原理以下就主要引见一下等离子切割的根本原理以及在造船中的运用以及在造船中的运用三、等离子切割方法三、等离子切割方法等离子切割过程与气割

2、原理有本质的等离子切割过程与气割原理有本质的区别，它是一个物理切割的过程区别，它是一个物理切割的过程利用等离子弧的高温将割缝处金属熔利用等离子弧的高温将割缝处金属熔化，并用高速焰流将其吹走化，并用高速焰流将其吹走随着割嘴的挪动从而构成狭窄缝隙把随着割嘴的挪动从而构成狭窄缝隙把资料分开资料分开等离子弧又称作紧缩电弧等离子弧又称作紧缩电弧一种导电截面收缩的比较小，从而能一种导电截面收缩的比较小，从而能量更加集中的电弧量更加集中的电弧( (一一) ) 等离子弧切割原理等离子弧切割原理1. 1. 等离子弧的产生等离子弧的产生产生的原理与焊接用电弧根本一产生的原理与焊接用电弧根本一样样电弧是一种稳定的气

3、体放电方式，电弧是一种稳定的气体放电方式，是电流经过气体的景象是电流经过气体的景象通常情况下，气体是良好的绝缘通常情况下，气体是良好的绝缘体体在外加能量作用下，气体中一些在外加能量作用下，气体中一些原子放出电子而变成正离子原子放出电子而变成正离子电离电离电弧产生的原理电弧产生的原理外加能量的大小，用电离电位表示外加能量的大小，用电离电位表示根据外界供应能量的方式，气体电离可以分根据外界供应能量的方式，气体电离可以分为三种方式为三种方式 光电离、碰撞电离和热电离光电离、碰撞电离和热电离电弧中气体的电离主要是热电离电弧中气体的电离主要是热电离气体电离的程度用电离度表示：离子或电子气体电离的程度用电

4、离度表示：离子或电子的密度与电离前中性粒子的密度之比的密度与电离前中性粒子的密度之比电离度低于电离度低于0.1%0.1%的气体被称作弱电离体，其的气体被称作弱电离体，其性质与未电离气体接近性质与未电离气体接近电离气体的性质电离气体的性质电离度到达电离度到达1%1%时，气体导电性接近充分电时，气体导电性接近充分电离气体离气体等离子弧的温度及电离度比普通焊接电弧等离子弧的温度及电离度比普通焊接电弧有明显的提高有明显的提高等离子弧的导电性能没有显著变化等离子弧的导电性能没有显著变化等离子弧弧柱的截面尺寸比较小，它的电等离子弧弧柱的截面尺寸比较小，它的电阻往往很大阻往往很大决议气体电离度的主要要素是温

5、度决议气体电离度的主要要素是温度等离子体的定义等离子体的定义在在30000K30000K时，各种气体几乎都变成离子，时，各种气体几乎都变成离子，处于完全电离形状处于完全电离形状处于完全电离形状的气体便是所谓的处于完全电离形状的气体便是所谓的“等离子体等离子体这种气体完全由带电粒子组成，具有很这种气体完全由带电粒子组成，具有很强的导电才干，呈现出明显的电磁性能，强的导电才干，呈现出明显的电磁性能，但其整体却坚持着电中性但其整体却坚持着电中性物质存在的第四态物质存在的第四态2. 2. 等离子弧发生安装的原理等离子弧发生安装的原理热收缩效应热收缩效应(1) (1) 电弧经过喷嘴孔道电弧经过喷嘴孔道在

6、钨极和被切割金在钨极和被切割金属之间熄灭属之间熄灭弧柱受冷气流及水弧柱受冷气流及水冷喷嘴孔道壁的冷冷喷嘴孔道壁的冷却作用却作用 促使电弧的弧柱导电截面减少，电流促使电弧的弧柱导电截面减少，电流密度添加密度添加 整个弧柱的能量集中在中心区域整个弧柱的能量集中在中心区域热收缩效应热收缩效应(2) (2) 冷却气体的这种作冷却气体的这种作用被称为用被称为“热收缩热收缩效应效应在已减少的截面上在已减少的截面上经过同样的电流，经过同样的电流，须提高供应电压须提高供应电压 这时，弧柱的电场强度会提高这时，弧柱的电场强度会提高 其值在很大程度上反映了电弧所遭到其值在很大程度上反映了电弧所遭到的紧缩程度的紧缩

7、程度磁收缩效应磁收缩效应等离子弧电流到达相当数值时，弧柱等离子弧电流到达相当数值时，弧柱电流产生的磁场对弧柱截面积进一步电流产生的磁场对弧柱截面积进一步紧缩紧缩这种作用称为这种作用称为“磁收缩效应磁收缩效应自在熄灭电弧也存在磁收缩效应自在熄灭电弧也存在磁收缩效应等离子弧有较高的电流密度，而且以等离子弧有较高的电流密度，而且以热收缩做前提，所以磁收缩效应更强热收缩做前提，所以磁收缩效应更强机械收缩效应机械收缩效应喷嘴孔道的孔径喷嘴孔道的孔径对弧柱产生强迫对弧柱产生强迫紧缩作用紧缩作用电弧周围的紧缩电弧周围的紧缩气流或水流也对气流或水流也对弧柱产生强迫紧弧柱产生强迫紧缩作用缩作用 这种对电弧的紧缩

8、被称为这种对电弧的紧缩被称为“机械收缩机械收缩效应效应等离子切割的实现等离子切割的实现三种收缩效应的压力与等离子弧内部的三种收缩效应的压力与等离子弧内部的热分散作用到达平衡热分散作用到达平衡构成高速高温等离子流，从喷嘴孔喷出构成高速高温等离子流，从喷嘴孔喷出等离子流遇到低温金属便复合成原子或等离子流遇到低温金属便复合成原子或分子并放出能量，使割缝处金属温度迅分子并放出能量，使割缝处金属温度迅速升高而熔化速升高而熔化等离子流较强的机械冲力，将被熔化的等离子流较强的机械冲力，将被熔化的金属冲走而实现切割金属冲走而实现切割水射流等离子发生安装水射流等离子发生安装 图示为一种水图示为一种水射流等离子发

9、射流等离子发生安装的切割生安装的切割表示图表示图与普通等离子与普通等离子弧切割的区别弧切割的区别主要在于喷嘴主要在于喷嘴构造上的不同构造上的不同水射流等离子发生安装构造水射流等离子发生安装构造 在喷嘴的弧柱出口处，在喷嘴的弧柱出口处，添加一圈水射流孔添加一圈水射流孔水射流从周围射向电水射流从周围射向电弧，加大热收缩效应弧，加大热收缩效应弧柱经水冷却被进一弧柱经水冷却被进一步收缩步收缩 电弧的能量密度更为集中，从而进一电弧的能量密度更为集中，从而进一步提高切割速度步提高切割速度 等离子弧的类型等离子弧的类型等离子弧的发生安装是在钨极氩弧等离子弧的发生安装是在钨极氩弧焊的实际根底上构成的焊的实际根

10、底上构成的由电源的衔接方式，等离子弧可分由电源的衔接方式，等离子弧可分为转移型、非转移型和结合型三种为转移型、非转移型和结合型三种转移型等离子弧的发生转移型等离子弧的发生电极接负极，工电极接负极，工件接正极件接正极电弧首先在电极电弧首先在电极与喷嘴间构成与喷嘴间构成然后在电极与工然后在电极与工件加一较高电压件加一较高电压等离子弧转移到等离子弧转移到电极与工件间电极与工件间转移型等离子弧的运用转移型等离子弧的运用转移型等离子弧的阴极斑点和阳极斑转移型等离子弧的阴极斑点和阳极斑点分别落在电极和工件上点分别落在电极和工件上产生的热量多而且集中产生的热量多而且集中可以用于切割，也可用来进展焊接可以用于

11、切割，也可用来进展焊接这种类型的等离子弧发生在电极和工这种类型的等离子弧发生在电极和工件间，所以要求工件必需是导体件间，所以要求工件必需是导体非转移型等离子弧非转移型等离子弧只是喷嘴接正极只是喷嘴接正极等离子弧产生于电极与等离子弧产生于电极与喷嘴之间喷嘴之间高温焰流经喷嘴喷出高温焰流经喷嘴喷出阳极斑点在喷嘴上，热阳极斑点在喷嘴上，热量损失较多导致等离子量损失较多导致等离子弧的温度降低弧的温度降低 适用于薄板的切割和焊接适用于薄板的切割和焊接 可以切割金属资料和非金属资料可以切割金属资料和非金属资料结合型等离子弧结合型等离子弧转移型等离子弧转移型等离子弧和非转移型等离和非转移型等离子弧同时存在子

12、弧同时存在这种类型的等离这种类型的等离子弧主要用于子弧主要用于 微弧焊微弧焊 粉末资料的喷粉末资料的喷焊焊1. 1. 等离子弧的物理特性等离子弧的物理特性(1)(1) 等离子弧的热特性等离子弧的热特性热特性是一个热源的重要特性热特性是一个热源的重要特性等离子弧的温度、热功率及热等离子弧的温度、热功率及热效率效率 等离子弧的温度等离子弧的温度等离子弧温度主要是指弧柱的等离子弧温度主要是指弧柱的温度温度弧柱温度普通与电弧功率，气弧柱温度普通与电弧功率，气体、电极资料及其它任务条件体、电极资料及其它任务条件有关有关气体电离电位对温度的影响气体电离电位对温度的影响空间气体成分对弧柱温度影响很大空间气体

13、成分对弧柱温度影响很大气体的电离电位高，弧柱温度也高气体的电离电位高，弧柱温度也高电极资料的蒸汽的电离电位较低时，电极资料的蒸汽的电离电位较低时，对弧柱温度有很大影响对弧柱温度有很大影响熔化的金属极电弧产生电离电位很低熔化的金属极电弧产生电离电位很低的金属蒸汽，温度仅在的金属蒸汽，温度仅在5000K 6000K5000K 6000K等离子发生安装后电极常用钨极，很等离子发生安装后电极常用钨极，很少蒸发少蒸发等离子弧的温度等离子弧的温度等离子弧的弧柱温度可达等离子弧的弧柱温度可达15000K50000K15000K50000K，而且从焰心到边缘的温度梯度极大而且从焰心到边缘的温度梯度极大转移型等

14、离子弧较另两种类型等离子弧具转移型等离子弧较另两种类型等离子弧具有更高的温度有更高的温度任务气体用氮气，任务气体用氮气，I=300AI=300A、U=250VU=250V、喷嘴、喷嘴孔径孔径d=2.8mmd=2.8mm和气体流量和气体流量Q=50l/minQ=50l/min条件下条件下 喷嘴附近最大温度喷嘴附近最大温度Tmax=30000Tmax=30000当当I=1500AI=1500A，d=2.5mmd=2.5mm时，时，Tmax=52000Tmax=52000，能量集中程度到达能量集中程度到达1.11.1109W/cm2109W/cm2离子弧的热功率离子弧的热功率热源温度高，加热才干不一

15、定越大热源温度高，加热才干不一定越大热源的加热才干取决于它的热功率，热源的加热才干取决于它的热功率，即单位时间内能传送多少热能即单位时间内能传送多少热能电弧的热功率是单位时间内电能转变电弧的热功率是单位时间内电能转变为热能的量，即耗电率为热能的量，即耗电率单位时间内电弧产生的热量单位时间内电弧产生的热量0hhq =0.24I U (cal/s)等离子弧热功率的计算等离子弧热功率的计算 Uh Uh等离子弧任务电压等离子弧任务电压(V)(V) Ih Ih等离子弧任务电流等离子弧任务电流(A)(A)等离子弧具有较高的电压，所以有较等离子弧具有较高的电压，所以有较大的热功率大的热功率等离子弧的热功率可

16、以经过很多参数等离子弧的热功率可以经过很多参数对其进展调整对其进展调整0hhq =0.24I U (cal/s)热功率的影响参数热功率的影响参数 等离子弧任务电流等离子弧任务电流 喷嘴的几何外形和尺寸喷嘴的几何外形和尺寸 任务气体的成分和流量任务气体的成分和流量 电极资料电极资料气体成分的影响对选用任务气体有一定气体成分的影响对选用任务气体有一定的指点意义的指点意义等离子弧作为热源时，气体传送了相当等离子弧作为热源时，气体传送了相当一部分热量一部分热量等离子弧的任务气体等离子弧的任务气体气体在弧柱加热、分解、电离的过程中吸收气体在弧柱加热、分解、电离的过程中吸收热量，并到达很高的温度热量，并到

17、达很高的温度气体热分解、电离以及温度升高时，吸收的气体热分解、电离以及温度升高时，吸收的热量越多，传送热量的才干越大热量越多，传送热量的才干越大从加热分解的角度，只需分子态气体才能够从加热分解的角度，只需分子态气体才能够分解分解等离子弧的任务气体有：等离子弧的任务气体有：H2H2、N2N2、空气、水、空气、水蒸气和氩气等蒸气和氩气等等离子弧熄灭时所用气体的热焓随温度的升等离子弧熄灭时所用气体的热焓随温度的升高而增大高而增大等离子弧的热效率等离子弧的热效率 电能在等离子枪中转变成热能，并没电能在等离子枪中转变成热能，并没有全部用于加热工件有全部用于加热工件冷却水带走、辐射等冷却水带走、辐射等转移

18、型弧热损失少些，工件可以得到转移型弧热损失少些，工件可以得到60%60%的热能的热能工件实践得到的热能为等离子弧有效工件实践得到的热能为等离子弧有效热功率热功率e0q = q(2)(2)等离子弧焰流速度等离子弧焰流速度 等离子弧焰流速度极快，可到达音速甚等离子弧焰流速度极快，可到达音速甚至超音速至超音速(3001000m/s)(3001000m/s)具有极强的吹力具有极强的吹力工件气体在喷嘴孔道被加热，体积急剧工件气体在喷嘴孔道被加热，体积急剧膨胀，喷出速度快膨胀，喷出速度快( (热力加速热力加速) )切割工艺中，焰流速度快、冲力大的等切割工艺中，焰流速度快、冲力大的等离子弧被称为刚性弧离子弧

19、被称为刚性弧小孔径喷嘴和大流量任务气体容易获得小孔径喷嘴和大流量任务气体容易获得刚性弧刚性弧(3)(3)等离子弧的电特性等离子弧的电特性等离子弧的静态伏安特性等离子弧的静态伏安特性, ,即静特性即静特性等离子弧静特性等离子弧静特性喷嘴限制了等离子弧柱截面积增大喷嘴限制了等离子弧柱截面积增大等离子弧相对普通电弧静特性的差别等离子弧相对普通电弧静特性的差别表示在两个方面表示在两个方面 具有较高的电压具有较高的电压 容易构成平特性或上升特性容易构成平特性或上升特性等离子弧静特性与任务气体种类和流等离子弧静特性与任务气体种类和流量、喷嘴尺寸及电极间距等有关量、喷嘴尺寸及电极间距等有关(4)(4)等离子

20、弧熄灭稳定性等离子弧熄灭稳定性运用转移型等离运用转移型等离子弧时，会出现子弧时，会出现一种破坏电弧熄一种破坏电弧熄灭稳定性的景象灭稳定性的景象双弧景象双弧景象 破坏切割工艺的破坏切割工艺的正常进展正常进展 引起喷嘴烧损引起喷嘴烧损 双弧景象双弧景象在一定的电流及外界条件下，电弧的在一定的电流及外界条件下，电弧的电压总是力图维持最小数值电压总是力图维持最小数值这是电弧物理中的一个重要规律，叫这是电弧物理中的一个重要规律，叫做最小电压原理做最小电压原理出现双弧时，出现双弧时，A1+A2A1+A2的电压小于等离的电压小于等离子弧的电压子弧的电压所以喷嘴管道中的电压降与双弧景象所以喷嘴管道中的电压降与

21、双弧景象由直接联络由直接联络双弧与等离子弧的电压双弧与等离子弧的电压为提高电弧的紧缩程度，总希望减小为提高电弧的紧缩程度，总希望减小喷嘴孔径，拉长等离子弧长度喷嘴孔径，拉长等离子弧长度提高等离子弧的电压和磁收缩效应提高等离子弧的电压和磁收缩效应电压与弧长成正比电压与弧长成正比从防止双弧景象的角度，应该限制弧从防止双弧景象的角度，应该限制弧长的过度添加长的过度添加对双弧景象的影响还有一些要素对双弧景象的影响还有一些要素( (二二) )等离子弧切割设备与工艺等离子弧切割设备与工艺1. 1.等离子弧电源等离子弧电源 电源输出电流电源输出电流与电源两端电与电源两端电压之间的关系压之间的关系为电源外特性

22、为电源外特性 等离子弧要求等离子弧要求电源具有陡降电源具有陡降的外特性的外特性电源的空载电压电源的空载电压U0U0为易于引燃等离子弧并使其稳定熄灭，为易于引燃等离子弧并使其稳定熄灭，对电源的对电源的U0U0要求较高要求较高焊接、喷焊等要求焊接、喷焊等要求U0U080V80V即可即可而切割和喷涂那么要求而切割和喷涂那么要求U0U0180V180V空载电压的高低主要取决于被切割资空载电压的高低主要取决于被切割资料的厚度料的厚度切割大厚度资料需求更高的空载电压切割大厚度资料需求更高的空载电压等离子弧切割的电源等离子弧切割的电源常用的电源多数是具有陡降外特性的直常用的电源多数是具有陡降外特性的直流弧焊

23、电源，有专门的型号流弧焊电源，有专门的型号有时为了某种工艺或资料而运用交流电有时为了某种工艺或资料而运用交流电源，常见于等离子弧焊源，常见于等离子弧焊也有用普通弧焊机替代，将几台一样电也有用普通弧焊机替代，将几台一样电流种类和外特性的焊机串联流种类和外特性的焊机串联国产等离子弧切割机的空载电压普通为国产等离子弧切割机的空载电压普通为120V300V120V300V，任务电流为，任务电流为320A 500A320A 500A，任务电压为任务电压为60V150V60V150V2. 2.等离子弧电极资料等离子弧电极资料后电极资料与后电极资料与TIGTIG的电极资料一样，有的电极资料一样，有钨极、钍钨

24、极和铈钨极钨极、钍钨极和铈钨极纯钨的熔点纯钨的熔点34003400，沸点，沸点50005000，根天，根天性满足要求性满足要求纯钨应很好给予冷却，以减少烧损纯钨应很好给予冷却，以减少烧损在纯钨中参与在纯钨中参与12%12%的氧化钍，即为钍钨的氧化钍，即为钍钨极，比钨极发射电子才干强极，比钨极发射电子才干强在一样的电极直径情况下，钍钨极可采在一样的电极直径情况下，钍钨极可采用大电流而且烧损也较慢用大电流而且烧损也较慢铈钨极和锆铪电极铈钨极和锆铪电极钍钨极具有放射性，对安康有危害钍钨极具有放射性，对安康有危害在纯钨中参与在纯钨中参与2%2%的铈即为铈钨极的铈即为铈钨极可减轻放射性污染，而且进一步提

25、高了电子可减轻放射性污染，而且进一步提高了电子发射才干和工艺性能发射才干和工艺性能降低电极烧损率，是较为理想的后电极资料降低电极烧损率，是较为理想的后电极资料锆铪电极，可用空气作为任务气体锆铪电极，可用空气作为任务气体在在N2+H2N2+H2混合气体中任务，寿命接近钍钨极混合气体中任务，寿命接近钍钨极3.3.等离子弧任务气体等离子弧任务气体 常用的任务气体是氮气常用的任务气体是氮气(N2)(N2)、氩气、氩气(Ar)(Ar)、氢气氢气(H2)(H2)或他们的混合气体或他们的混合气体 N2N2的热焓比较高，化学性能较稳定，危的热焓比较高，化学性能较稳定，危险性小，同时本钱低，是用的较广泛的险性小

26、，同时本钱低，是用的较广泛的任务气体任务气体氮会溶于钢中构成氮化铁，引起强度增氮会溶于钢中构成氮化铁，引起强度增高，塑性降低高，塑性降低氮的纯度应不低于氮的纯度应不低于99.5%99.5%，假设其中含，假设其中含O2O2或水较多时，会使钨极严重烧损或水较多时，会使钨极严重烧损任务气体任务气体氩气氩气 ArAr的热焓较低，等离子弧电压也低的热焓较低，等离子弧电压也低ArAr是单原子气体，在高温下不分解也没是单原子气体，在高温下不分解也没有吸热作用有吸热作用比热容和热传导值都很小，因此在氩气比热容和热传导值都很小，因此在氩气中熄灭电弧其热能损失最小中熄灭电弧其热能损失最小由于由于ArAr的电离电位

27、较高，引弧和燃弧都的电离电位较高，引弧和燃弧都需求较高的能量需求较高的能量应采取特殊的引弧措施以处理燃弧困难应采取特殊的引弧措施以处理燃弧困难的问题的问题任务气体任务气体氩气氩气 ArAr是惰性气体，即不与各种金属起是惰性气体，即不与各种金属起化学反响也不溶于金属化学反响也不溶于金属对切割化学性能甚为活泼的金属来对切割化学性能甚为活泼的金属来说，高纯度的说，高纯度的ArAr是良好的维护介质是良好的维护介质氩气比空气重，在空气中的含量约氩气比空气重，在空气中的含量约1%1%，提取本钱高，提取本钱高氩气通常为制氧过程中的副产品，氩气通常为制氧过程中的副产品，国内工业纯氩已达国内工业纯氩已达99.9

28、9%99.99%任务气体任务气体氢气氢气 H2H2是热焓及导热率最高的气体，具有最是热焓及导热率最高的气体，具有最大的传送热能的才干大的传送热能的才干任务气体中混入任务气体中混入H2H2，会明显提高等离子，会明显提高等离子弧的热功率弧的热功率对难熔资料的喷涂及大厚度工件切割时，对难熔资料的喷涂及大厚度工件切割时，常用常用H2H2作为任务气体作为任务气体对绝大多数金属资料来说，对绝大多数金属资料来说，H2H2是复原性是复原性气体，可有效防止资料的氧化气体，可有效防止资料的氧化任务气体任务气体氢气、空气氢气、空气 H2H2是一种可燃气体与空气混合后易熄灭是一种可燃气体与空气混合后易熄灭和爆炸和爆炸

29、高温下氢可溶于很多熔化金属中高温下氢可溶于很多熔化金属中有时影响工艺性，而且侵入钢中的氢容有时影响工艺性，而且侵入钢中的氢容易发生氢脆景象易发生氢脆景象空气作为任务气体传送热量的才干也相空气作为任务气体传送热量的才干也相当高当高运用紧缩空气廉价方便运用紧缩空气廉价方便任务气体任务气体混合气体混合气体 除锆极用空气外，钨极也可用空气作除锆极用空气外，钨极也可用空气作为任务气体为任务气体钨极运用空气时，要用双层气流等离钨极运用空气时，要用双层气流等离子枪，内层气流运用子枪，内层气流运用ArAr、N2N2等气体维等气体维护钨极不受空气的氧化护钨极不受空气的氧化比较常用的任务气体是氮氢混合气体、比较常

30、用的任务气体是氮氢混合气体、氩氢混合气体氩氢混合气体综合了两种气体的优点综合了两种气体的优点混合气体的留意混合气体的留意混合比例问题混合比例问题 影响切割速度、切口质量及喷嘴寿影响切割速度、切口质量及喷嘴寿命命 H2:Ar =(2040)%:(8060)% H2:Ar =(2040)%:(8060)% H2:N2=(1025)%:(9075)% H2:N2=(1025)%:(9075)%起弧问题起弧问题 在含有大量双原子气中起弧困难在含有大量双原子气中起弧困难 普通可在纯普通可在纯ArAr或纯或纯N2N2中起弧中起弧4. 4.等离子弧切割工艺等离子弧切割工艺等离子弧工艺参数有等离子弧工艺参数有

31、 空载电压空载电压U0 U0 切割电流切割电流I I 任务电压任务电压U U 气体流量气体流量Q Q 切割速度切割速度v v 喷嘴到工件的间隔喷嘴到工件的间隔h h 钨极到喷嘴端面的间隔钨极到喷嘴端面的间隔l l 喷嘴孔径尺寸喷嘴孔径尺寸d d(1)(1)空载电压空载电压U0U0为使等离子弧易于引燃和稳定熄灭，为使等离子弧易于引燃和稳定熄灭，要电源的要电源的U0U0150V150V在切割较厚资料时在切割较厚资料时(200mm(200mm以上以上) )，U0U0200V200V切割厚资料时，切割厚资料时，U0=300 400VU0=300 400V由于空载电压由于空载电压U0U0高，需留意平安高

32、，需留意平安(2)(2)切割电流和任务电压切割电流和任务电压 切割电流和任务电压决议了等离子弧的切割电流和任务电压决议了等离子弧的功率功率加大切割电流和任务电压可以添加等离加大切割电流和任务电压可以添加等离子弧的热功率子弧的热功率提高被切割工件厚度和切割速度提高被切割工件厚度和切割速度切割速度随切割电流的添加而显著添加切割速度随切割电流的添加而显著添加随被切割金属厚度的添加，切割电流随被切割金属厚度的添加，切割电流I I对切割速度对切割速度v v的影响效果变小的影响效果变小提高功率的有效途径提高功率的有效途径增大电流的同时会使弧柱变粗，切口宽增大电流的同时会使弧柱变粗，切口宽度添加，钨极喷嘴容

33、易烧损度添加，钨极喷嘴容易烧损 增高电压是提高等离子弧功率的有效途增高电压是提高等离子弧功率的有效途径，特别在切割大厚度资料时径，特别在切割大厚度资料时任务电压任务电压U U与气体成分和气体流量有关与气体成分和气体流量有关 N2 N2的的U UArAr的的U U H2 H2散热才干强，也需求提高散热才干强，也需求提高U U等离子弧任务电压等离子弧任务电压当当U0.65U0时，等离子弧会出现时，等离子弧会出现不稳定景象不稳定景象双弧景象双弧景象在添加等离子弧任务电压的同时在添加等离子弧任务电压的同时必需提高电源的空载电压必需提高电源的空载电压U还与喷嘴的几何外形有关，特别还与喷嘴的几何外形有关，

34、特别是喷嘴孔径是喷嘴孔径d(3)(3)气体流量气体流量Q Q在其它条件一样时，在其它条件一样时， Q Q的添加使弧柱热收缩的添加使弧柱热收缩效应加强，能量更集中效应加强，能量更集中随随Q Q的添加，的添加，U U增高增高电弧功率提高，弧柱电弧功率提高，弧柱T T升高，升高，v v添加添加同时电弧放射速度加快，冲力提高，也有利同时电弧放射速度加快，冲力提高，也有利于提高于提高v v和切割质量和切割质量Q Q过大时，部分能量由冷空气带走，使熔化过大时，部分能量由冷空气带走，使熔化金属的热量减少金属的热量减少影响电弧熄灭稳定性和正常的切割影响电弧熄灭稳定性和正常的切割(4)(4)切割速度切割速度v

35、v 适宜的切割速度适宜的切割速度v v可以提高切口外表质量可以提高切口外表质量在功率不变的情况下，切割速度在功率不变的情况下，切割速度v v加快加快工工件受热面积件受热面积，热影响区，热影响区V V过大过大被切割件出现不熔化被切割件出现不熔化V V太慢太慢消费率消费率，切口外表不光洁，底部，切口外表不光洁，底部毛刺添加，而且工件变形较大毛刺添加，而且工件变形较大在保证切割质量的前提下，应尽量提高切在保证切割质量的前提下，应尽量提高切割速度割速度v v(5)(5)喷嘴到工件外表间隔喷嘴到工件外表间隔h h为充分利用等离为充分利用等离子弧热量，便于子弧热量，便于操作操作喷嘴到工件外表喷嘴到工件外表

36、的间隔的间隔h h控制在控制在10mm10mm以内以内通常为通常为47mm47mmh h对等离子弧的影响对等离子弧的影响h h添加相当于弧长添加添加相当于弧长添加UU增高增高电弧长度添加，减少利用效能，热辐电弧长度添加，减少利用效能，热辐射能量添加射能量添加vv下降下降过高的过高的hh吹力吹力，切割才干，切割才干，底部，底部毛刺增多，也添加双弧出现的能够性毛刺增多，也添加双弧出现的能够性h h过小过小添加短路的能够性添加短路的能够性(6)(6)喷嘴参数喷嘴参数ll、d dl钨极端部到喷嘴端部钨极端部到喷嘴端部的间隔的间隔关系到电弧能否遭到良关系到电弧能否遭到良好的紧缩好的紧缩l过大，破坏电弧稳

37、定性过大，破坏电弧稳定性l太小，容易呵斥钨极与太小，容易呵斥钨极与喷嘴短路而烧坏喷嘴喷嘴短路而烧坏喷嘴喷嘴直径喷嘴直径d d喷嘴直径影响弧柱直喷嘴直径影响弧柱直径和温度径和温度dd紧缩程度减弱，紧缩程度减弱，能量密度能量密度 冲力冲力，vv 切割才干切割才干普通小普通小U U对应大对应大d d，大，大U U对应小对应小d d5. 5.大厚度工件的切割特点大厚度工件的切割特点随随，熔化量，熔化量功率功率 为减少烧损，在一样功率时以为减少烧损，在一样功率时以为宜为宜tt阳极斑点腾跃范围阳极斑点腾跃范围,电弧不稳电弧不稳定，要求定，要求U0U0220V220V切透底部需热量足够切透底部需热量足够弧呈

38、细长状，轴向温弧呈细长状，轴向温度梯度小度梯度小采用热焓大，热传导率高的任务气体采用热焓大，热传导率高的任务气体(N2+H2)(N2+H2)四、激光切割方法四、激光切割方法( (一一) ) 激光切割原理简介激光切割原理简介 激光器发出的程度激光器发出的程度激光束激光束 经过经过45o45o全反射镜，全反射镜，转为垂直向下转为垂直向下 再经过透镜聚焦，再经过透镜聚焦，在焦点处聚成一极在焦点处聚成一极小光斑小光斑激光切割激光切割光斑的功率密度达光斑的功率密度达106109W/cm2106109W/cm2工件在激光斑点照射下，产生部分高工件在激光斑点照射下，产生部分高温温(10000(10000以上

39、以上) )使工件瞬时熔化或使工件瞬时熔化或气化气化 随割嘴挪动，在工件上构成割缝随割嘴挪动，在工件上构成割缝同时用一定压力的辅助气体将割缝处同时用一定压力的辅助气体将割缝处熔渣吹除，从而将工件切开熔渣吹除，从而将工件切开激光功率激光功率激光是理想的平行光激光是理想的平行光( (发散角发散角0.0010.001弧度弧度) )聚焦后光斑直径聚焦后光斑直径do=f(0)do=f(0)，其中，其中 f f为透镜的焦距为透镜的焦距假设激光的功率为假设激光的功率为W W，那么光斑的功率，那么光斑的功率密度为密度为204/EWd激光切割的特点激光切割的特点激光切割与气割和等离子弧切割相比，激光切割与气割和等离子弧切割相比，具有具有 切割速度快切割速度快 割缝窄割缝窄( (约为约为0.20.3mm)0.20.3mm) 热影响区小热影响区小( (宽度约为宽度约为0.1mm)0.1mm) 割缝边缘垂直度好割缝边缘垂直度好