关于等离子切割
切割通常是大多数制造过程中的第一步。它通常出现在成形、连接和其他金属加工操作之前。这个步骤可以通过许多方法来实现。其中之一是等离子切割,通常选择它的功能,切割质量和多功能性。
等离子体切割是一种金属切割过程,在此过程中,热等离子体加速流被用来切割导电材料。它是用一种叫做等离子切割机的专门设备来完成的。
等离子切割的历史
等离子切割开始于等离子焊接。等离子焊接诞生于20世纪40年代初,当时美国国防工业在第二次世界大战期间努力寻找制造金属结构和车辆的有效方法。这导致了钨惰性气体(TIG)工艺的产生,也被称为气体钨极弧焊(GTAW)。这是一种使用电弧熔化金属的焊接工艺。
TIG焊接的主要耗材是氦和氩。因此,领先的工业气体制造商联合碳化物公司(Union Carbide)对该技术的浓厚兴趣也就不足为奇了。这家公司将这项技术发展成了GTAW。
20世纪50年代的进一步研究表明,当焊枪喷嘴开口缩小时,电弧温度和电压呈指数级上升。随后产生的射流能够穿透金属。在接下来的几年里,我们对制造等离子切割机的技术进行了几次发展和改进。
等离子切割机是如何工作的
要充分了解等离子切割机是如何工作的,首先了解等离子是什么是至关重要的。固体、液体和气体被广泛认为是物质的三种状态。然而,还有第四种鲜为人知的状态,叫做等离子体。这四种物质状态的主要区别在于它们的分子间能量。当把能量加到固体中时,它就变成液体。再加上能量,液体就变成气体。当以热或电的形式向气体中注入大量的能量时,就会得到等离子体。等离子体非常热。它也是导电的。自然产生的等离子体有闪电和太阳。
在等离子切割中,等离子体由气体产生,用于切割导电材料。等离子切割可使用各种气体;然而,空气是最普遍的,因为它是丰富和容易获得的。在等离子切割中,压缩空气被送至切割炬。该火炬还连接到为等离子切割而建的电力供应系统的正极。负极通过工作夹与工件相连。在气枪的喷嘴中,空气流向的是一个包含电极的腔室。导弧是通过将喷嘴与工件接触或使喷嘴的两个内部部件(喷嘴尖端-阴极|电极-阳极)短暂接触来启动的。电弧完成了电路,允许电流流过电极,有效地给腔内的空气充电,并将其转化为过热的电离等离子体。等离子体的温度可以达到40000°F以上。
等离子体通过火炬尖端的一个小开口流动,进一步使其速度提高到20,000英尺/秒以上。然后将它与工件接触,并由使用焊枪的操作人员按所需方向控制。等离子体的热量熔化工件,而它的动能吹走熔化的工件。等离子体连续地从焊枪流向工件,从而形成一个从电源到焊枪、到工件(通过等离子体)、再通过工件夹具返回到电源的完整电路。这一直持续到空气供应被切断,关闭等离子体和断开电路。在一些等离子切割装置中,另一种被称为保护气体的气体,从焊枪同时吹到工件上,以保护工件并带走切割的工件。这种设置是使用特殊的火炬进行的,提供保护气体流动。
等离子切割机可以切割各种厚度的材料。材料越厚,等离子体需要的温度就越高。大多数等离子切割机的温度足以满足大多数应用;然而,某些工业应用涉及非常厚的材料,需要更热的等离子体。等离子体的温度与它的能量成正比,可以通过增加提供给气体的电量来提高。对于这些应用,需要使用重型电力系统。
等离子切割设备
等离子切割使用以下设备:
空气压缩机
空气压缩机需要为等离子切割提供稳定的高压、高速空气流。被转化成等离子体的是供气。
压缩机必须具有提供清洁干燥空气流的能力。在大多数等离子切割装置中,压缩空气通过电气系统输送至火炬。用于空气过滤/压力调节的过滤器/调节器连接至压缩机或集成到电源系统中。
电源
电源系统也称为电源,提供将空气转化为等离子体所需的电能。正极连接到焊炬,负极连接到工件。电源额定电流和电压。电源的额定值越高,产生的等离子体越热。此外,根据电源的额定值,可能需要一个简单的交流电源插座或三相电源插座。
割炬
等离子焊枪在等离子切割中起着重要的作用。它包含一个电极,给空气充电的电就在这个电极上。压缩空气也会流向火炬,并在火炬上充电。当压缩空气直接流入含有电极的腔室时,它被缠绕在电极周围的旋转环旋转,并在此过程中转化为等离子体。火炬还有一个触发器,作为整个过程的开关。当扣动扳机时,空气立即流向焊枪,电弧同时启动,热等离子体从喷嘴喷出。整个过程发生在几分之一秒内。当操作者松开触发器时,空气供应被切断,等离子体停止流动,电路断开。
等离子切割中使用的其他部件有工件夹具、空气输送软管和电线。
等离子切割应用程序
等离子切割是一种电切割过程,所以等离子切割机只能切割各种厚度的导电材料,如不锈钢、钢、黄铜、铝、铜,甚至钨。它不能用于切割木材、玻璃、石头或任何其他非导电材料。等离子切割机被用于各种应用,包括管道切割,金属制造,装饰艺术,打捞和报废应用,工业建筑,造船,制造业,等等。
等离子切割机是通用的,可以进行像直切割,模板切割,斜角切割,穿孔,圆形切割和刨槽等操作。等离子切割机可以是手动的,其中操作员手动控制等离子炬进行所需的切割,也可以是机械化的,使用cnc控制的切割炬在特殊的切割台上进行切割。手动刀具因其多功能性而更加普遍。
等离子切割的好处
以下是等离子切割的一些好处。
精度
等离子切割是一种精确的工艺,可以产生高质量的切割边。在很少或没有热影响区域的情况下,该工艺可以切割0.2 mm的公差。这比氧燃料和机械切割更精确。
各种
等离子切割可以切割多种导电材料,包括钨。手持刀具可以切割厚度达1.5英寸,而重型数控刀具可以切割更厚的型材。等离子切割除了可以兼容多种材料外,还可以切割各种形状和方向。
速度
等离子切割是一个快速的过程。在许多切割项目中,速度是至关重要的,等离子切割可以实现。请注意,项目的速度还取决于操作员的技能和被切割材料的厚度。
可消费的可用性
在大多数等离子切割过程中,电后的主要耗材是空气。空气丰富而容易获得。
海洋应用
与许多其他切割工艺不同,等离子切割可以在水下工作。这使得它在海洋应用中非常有用。
便携性
等离子切割器是便携式的,可以很容易地装在运输工具内。
等离子切割的局限性
以下是等离子切割的一些局限性:
材料
等离子切割仅限于金属。它不能切割玻璃、木材、塑料和其他非导电材料。
噪音
切割厚材料时,等离子切割可能会产生噪音。
投资
虽然这种切割过程的运行成本可能很低,但它的安装通常很昂贵,除了电源和切割炬之外,还需要一个空压机。数控设备也需要一个专门的切割台。
副产品
等离子切割会产生烟雾和有毒气体。
精确
不如激光切割精确。
限制
等离子切割的厚度是有限制的。
Red-D-Arc提供一系列等离子切割机供出租和租赁。我们还提供各种容量的空气压缩机。我们经验丰富的专业焊接专家随时准备回答您可能遇到的任何问题,并可以帮助您为切割应用选择合适的等离子切割机。