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(ban)等(deng)(deng)離子弧切(qie)割(ge)(ge)(ge)如圖6-13所示。切(qie)割(ge)(ge)(ge)金屬(shu)(shu)材料(liao)通常(chang)都(dou)采(cai)用轉移(yi)型電(dian)弧。一般(ban)的(de)等(deng)(deng)離子弧不用保護氣(qi)體(ti),工(gong)作(zuo)氣(qi)體(ti)和切(qie)割(ge)(ge)(ge)氣(qi)體(ti)從同(tong)一噴嘴內(nei)噴出。引弧時,噴出小氣(qi)流(liu)離子氣(qi)體(ti)作(zuo)為電(dian)離介質,切(qie)割(ge)(ge)(ge)時,則同(tong)時噴出大氣(qi)流(liu)氣(qi)體(ti)以排除熔化(hua)金屬(shu)(shu),工(gong)作(zuo)氣(qi)體(ti)通常(chang)選(xuan)用氮氣(qi)。切(qie)割(ge)(ge)(ge)薄(bo)金屬(shu)(shu)板材時,可采(cai)用微束等(deng)(deng)離子弧來獲得更窄的(de)割(ge)(ge)(ge)口。
水(shui)(shui)(shui)再(zai)壓(ya)縮等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)時,由割(ge)(ge)槍(qiang)噴(pen)(pen)(pen)(pen)出的(de)除工(gong)(gong)作氣體外(wai),還(huan)伴隨(sui)有高速流(liu)動的(de)水(shui)(shui)(shui)束,共同迅(xun)速地將(jiang)熔化金屬排開。其切(qie)割(ge)(ge)原理如圖6-14所示(shi)。噴(pen)(pen)(pen)(pen)出噴(pen)(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)的(de)高速水(shui)(shui)(shui)流(liu)有兩種進(jin)水(shui)(shui)(shui)型式。一種為高壓(ya)水(shui)(shui)(shui)流(liu)徑向進(jin)入噴(pen)(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)孔道后再(zai)從(cong)割(ge)(ge)槍(qiang)噴(pen)(pen)(pen)(pen)出;另一種為軸向進(jin)入嘴(zui)(zui)外(wai)圍后以環形水(shui)(shui)(shui)流(liu)從(cong)割(ge)(ge)槍(qiang)噴(pen)(pen)(pen)(pen)出。水(shui)(shui)(shui)再(zai)壓(ya)縮等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)的(de)水(shui)(shui)(shui)噴(pen)(pen)(pen)(pen)濺嚴(yan)重,一般(ban)在水(shui)(shui)(shui)槽中進(jin)行,工(gong)(gong)件(jian)位于水(shui)(shui)(shui)面下200mm左右。切(qie)割(ge)(ge)時,利(li)用水(shui)(shui)(shui)的(de)特性,可以使切(qie)割(ge)(ge)噪(zao)聲降低15dB左右,并(bing)能(neng)吸收切(qie)割(ge)(ge)過程中所形成的(de)強烈(lie)弧(hu)光、金屬粒子(zi)、灰塵、煙(yan)氣、紫外(wai)線等(deng),大(da)(da)大(da)(da)地改善了操作工(gong)(gong)的(de)工(gong)(gong)作條件(jian)。水(shui)(shui)(shui)還(huan)能(neng)冷(leng)卻(que)工(gong)(gong)件(jian),使割(ge)(ge)口(kou)(kou)平(ping)整和割(ge)(ge)后工(gong)(gong)件(jian)熱(re)變形減小,割(ge)(ge)口(kou)(kou)寬度也(ye)比一般(ban)等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)的(de)割(ge)(ge)口(kou)(kou)窄。
空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)等離(li)子弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)有兩種(zhong)型(xing)式(shi)。圖6-15(a)為單(dan)一空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)式(shi)等離(li)子弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)原(yuan)(yuan)理圖,它(ta)利用(yong)空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)縮機提(ti)供的(de)(de)壓(ya)縮空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)作(zuo)(zuo)為工(gong)作(zuo)(zuo)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體和排除熔化(hua)金屬的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)流。這種(zhong)型(xing)式(shi)的(de)(de)空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)等離(li)子弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)的(de)(de)成本低,氣(qi)(qi)(qi)(qi)體來源(yuan)方(fang)便。壓(ya)縮空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)在(zai)電弧(hu)中加(jia)熱后分解和電離(li),生(sheng)(sheng)成的(de)(de)氧與切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)金屬產(chan)生(sheng)(sheng)化(hua)學放(fang)熱反應,加(jia)快了(le)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)速(su)度(du)。充分電離(li)的(de)(de)空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)等離(li)子體的(de)(de)熱焓值高,因而(er)電弧(hu)的(de)(de)能量大,與其(qi)(qi)他(ta)(ta)等離(li)子弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)方(fang)法(fa)相(xiang)比,其(qi)(qi)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)速(su)度(du)快,特別適(shi)合(he)于切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)厚度(du)在(zai)30mm以下的(de)(de)碳(tan)鋼,也(ye)可(ke)以切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)銅、不銹鋼、鋁(lv)及其(qi)(qi)他(ta)(ta)材(cai)料(liao)。但是(shi)這種(zhong)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)方(fang)法(fa)的(de)(de)電極(ji)受到強烈的(de)(de)氧化(hua)腐蝕,所以一般采(cai)用(yong)鑲嵌式(shi)純(chun)鋯、純(chun)鉿(jia)電極(ji)而(er)不能采(cai)用(yong)鎢(wu)(wu)電極(ji)或氧化(hua)物鎢(wu)(wu)電極(ji)。即(ji)使采(cai)用(yong)鋯、鉿(jia)電極(ji),它(ta)的(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)壽(shou)命一般也(ye)只在(zai)5~10h以內(nei)(nei)。另一種(zhong)為復合(he)式(shi)空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)等離(li)子弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge),其(qi)(qi)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)原(yuan)(yuan)理如圖6-15(b)所示(shi)。內(nei)(nei)噴嘴(zui)內(nei)(nei)通入常用(yong)的(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體,外噴嘴(zui)內(nei)(nei)通人壓(ya)縮空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)。
這樣(yang),一方面利用壓縮空氣(qi)在切(qie)(qie)割(ge)區(qu)的化學放熱反(fan)應(ying)提高切(qie)(qie)割(ge)速(su)度;另一方面又(you)避免了(le)空氣(qi)與電極的直接接觸,因而可采(cai)用純(chun)鎢電極或氧化物鎢電極,簡化了(le)電極結構。