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)離子弧(hu)(hu)切(qie)(qie)割如圖6-13所示。切(qie)(qie)割金(jin)(jin)屬材料通常都采(cai)(cai)用轉移型電弧(hu)(hu)。一般的(de)等(deng)離子弧(hu)(hu)不用保護氣體(ti),工(gong)作(zuo)氣體(ti)和切(qie)(qie)割氣體(ti)從同一噴(pen)嘴內噴(pen)出(chu)。引(yin)弧(hu)(hu)時(shi),噴(pen)出(chu)小氣流(liu)離子氣體(ti)作(zuo)為電離介質,切(qie)(qie)割時(shi),則同時(shi)噴(pen)出(chu)大(da)氣流(liu)氣體(ti)以排(pai)除熔化金(jin)(jin)屬,工(gong)作(zuo)氣體(ti)通常選用氮氣。切(qie)(qie)割薄金(jin)(jin)屬板材時(shi),可(ke)采(cai)(cai)用微(wei)束等(deng)離子弧(hu)(hu)來(lai)獲得更窄的(de)割口(kou)。
水(shui)(shui)(shui)再壓縮(suo)等(deng)離子弧(hu)切割(ge)時,由割(ge)槍噴(pen)出(chu)(chu)的(de)(de)除工作氣(qi)體外(wai)(wai),還(huan)伴隨(sui)有(you)(you)高速流動的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)束,共同迅速地將熔化金屬排開。其切割(ge)原理如圖6-14所示(shi)。噴(pen)出(chu)(chu)噴(pen)嘴的(de)(de)高速水(shui)(shui)(shui)流有(you)(you)兩種(zhong)進(jin)水(shui)(shui)(shui)型(xing)式。一(yi)種(zhong)為(wei)高壓水(shui)(shui)(shui)流徑向進(jin)入(ru)噴(pen)嘴孔道后再從割(ge)槍噴(pen)出(chu)(chu);另(ling)一(yi)種(zhong)為(wei)軸向進(jin)入(ru)嘴外(wai)(wai)圍后以(yi)(yi)環形(xing)水(shui)(shui)(shui)流從割(ge)槍噴(pen)出(chu)(chu)。水(shui)(shui)(shui)再壓縮(suo)等(deng)離子弧(hu)切割(ge)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)噴(pen)濺嚴(yan)重,一(yi)般在(zai)水(shui)(shui)(shui)槽中(zhong)進(jin)行,工件位于水(shui)(shui)(shui)面下200mm左右。切割(ge)時,利(li)用水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)特性,可(ke)以(yi)(yi)使(shi)(shi)切割(ge)噪(zao)聲降(jiang)低15dB左右,并能(neng)吸收切割(ge)過程中(zhong)所形(xing)成的(de)(de)強烈弧(hu)光、金屬粒(li)子、灰塵、煙氣(qi)、紫外(wai)(wai)線等(deng),大大地改善(shan)了(le)操作工的(de)(de)工作條(tiao)件。水(shui)(shui)(shui)還(huan)能(neng)冷卻工件,使(shi)(shi)割(ge)口平整和割(ge)后工件熱變形(xing)減(jian)小,割(ge)口寬(kuan)度也比(bi)一(yi)般等(deng)離子弧(hu)切割(ge)的(de)(de)割(ge)口窄。
空(kong)(kong)氣(qi)等(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)有兩種型(xing)式(shi)。圖(tu)6-15(a)為單一(yi)(yi)空(kong)(kong)氣(qi)式(shi)等(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)原理(li)圖(tu),它(ta)利用(yong)空(kong)(kong)氣(qi)壓縮(suo)機提供的(de)(de)(de)(de)壓縮(suo)空(kong)(kong)氣(qi)作(zuo)為工作(zuo)氣(qi)體(ti)和排(pai)除熔化(hua)(hua)金屬的(de)(de)(de)(de)氣(qi)流。這種型(xing)式(shi)的(de)(de)(de)(de)空(kong)(kong)氣(qi)等(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)成本低,氣(qi)體(ti)來源方(fang)便。壓縮(suo)空(kong)(kong)氣(qi)在(zai)電(dian)弧(hu)(hu)中加熱(re)后分(fen)解(jie)和電(dian)離(li),生成的(de)(de)(de)(de)氧與切(qie)(qie)割(ge)(ge)金屬產生化(hua)(hua)學放熱(re)反應,加快了切(qie)(qie)割(ge)(ge)速度(du)。充(chong)分(fen)電(dian)離(li)的(de)(de)(de)(de)空(kong)(kong)氣(qi)等(deng)離(li)子(zi)(zi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)熱(re)焓值高,因(yin)而(er)(er)電(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)能量大,與其他等(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)方(fang)法(fa)相比,其切(qie)(qie)割(ge)(ge)速度(du)快,特別適合于切(qie)(qie)割(ge)(ge)厚度(du)在(zai)30mm以(yi)下的(de)(de)(de)(de)碳鋼(gang),也可以(yi)切(qie)(qie)割(ge)(ge)銅、不(bu)銹鋼(gang)、鋁及其他材料。但是這種切(qie)(qie)割(ge)(ge)方(fang)法(fa)的(de)(de)(de)(de)電(dian)極受到強烈(lie)的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)腐(fu)蝕,所以(yi)一(yi)(yi)般采用(yong)鑲嵌式(shi)純(chun)鋯(gao)、純(chun)鉿(jia)電(dian)極而(er)(er)不(bu)能采用(yong)鎢電(dian)極或氧化(hua)(hua)物鎢電(dian)極。即(ji)使采用(yong)鋯(gao)、鉿(jia)電(dian)極,它(ta)的(de)(de)(de)(de)工作(zuo)壽命一(yi)(yi)般也只在(zai)5~10h以(yi)內。另(ling)一(yi)(yi)種為復(fu)合式(shi)空(kong)(kong)氣(qi)等(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge),其切(qie)(qie)割(ge)(ge)原理(li)如圖(tu)6-15(b)所示。內噴(pen)嘴內通入常用(yong)的(de)(de)(de)(de)工作(zuo)氣(qi)體(ti),外噴(pen)嘴內通人壓縮(suo)空(kong)(kong)氣(qi)。
這樣,一方面(mian)利用壓縮空氣(qi)在切(qie)割區(qu)的化(hua)學放(fang)熱反應提高切(qie)割速度;另一方面(mian)又避免(mian)了空氣(qi)與(yu)電(dian)(dian)(dian)極的直(zhi)接接觸(chu),因而可采(cai)用純鎢電(dian)(dian)(dian)極或氧化(hua)物鎢電(dian)(dian)(dian)極,簡化(hua)了電(dian)(dian)(dian)極結構。