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(yi)(yi)般(ban)等離(li)子弧切(qie)割如圖6-13所(suo)示。切(qie)割金(jin)屬材(cai)料通常(chang)都(dou)采用(yong)轉移型電(dian)弧。一(yi)(yi)般(ban)的等離(li)子弧不用(yong)保護氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti),工(gong)(gong)作氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)和切(qie)割氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)從同一(yi)(yi)噴嘴(zui)內噴出。引弧時(shi),噴出小(xiao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)流離(li)子氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)作為(wei)電(dian)離(li)介質(zhi),切(qie)割時(shi),則同時(shi)噴出大氣(qi)(qi)(qi)(qi)流氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)以排除熔化(hua)金(jin)屬,工(gong)(gong)作氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)通常(chang)選用(yong)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)。切(qie)割薄金(jin)屬板材(cai)時(shi),可采用(yong)微束等離(li)子弧來獲(huo)得更窄(zhai)的割口。
水(shui)(shui)(shui)(shui)再(zai)(zai)壓縮等(deng)(deng)離(li)子弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)時,由割(ge)(ge)(ge)(ge)槍(qiang)噴出(chu)的(de)除(chu)工作氣體外(wai)(wai),還(huan)伴隨有(you)(you)高速(su)(su)流(liu)動的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)束,共同(tong)迅速(su)(su)地將熔化金屬排開(kai)。其切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)原(yuan)理(li)如圖6-14所示。噴出(chu)噴嘴(zui)(zui)的(de)高速(su)(su)水(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)有(you)(you)兩種(zhong)進(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)型(xing)式。一(yi)種(zhong)為(wei)高壓水(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)徑向進(jin)入(ru)噴嘴(zui)(zui)孔(kong)道后再(zai)(zai)從(cong)割(ge)(ge)(ge)(ge)槍(qiang)噴出(chu);另一(yi)種(zhong)為(wei)軸(zhou)向進(jin)入(ru)嘴(zui)(zui)外(wai)(wai)圍后以環形水(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)從(cong)割(ge)(ge)(ge)(ge)槍(qiang)噴出(chu)。水(shui)(shui)(shui)(shui)再(zai)(zai)壓縮等(deng)(deng)離(li)子弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)噴濺(jian)嚴重,一(yi)般(ban)在水(shui)(shui)(shui)(shui)槽中進(jin)行(xing),工件位于(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)面下200mm左右(you)。切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)時,利用水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)特性,可以使(shi)切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)噪(zao)聲降低15dB左右(you),并能吸收切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)過程中所形成的(de)強烈弧(hu)光、金屬粒子、灰塵、煙氣、紫外(wai)(wai)線等(deng)(deng),大大地改善了操作工的(de)工作條件。水(shui)(shui)(shui)(shui)還(huan)能冷卻工件,使(shi)割(ge)(ge)(ge)(ge)口平整和割(ge)(ge)(ge)(ge)后工件熱變形減小,割(ge)(ge)(ge)(ge)口寬度(du)也比一(yi)般(ban)等(deng)(deng)離(li)子弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)割(ge)(ge)(ge)(ge)口窄。
空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)有兩種(zhong)(zhong)型式(shi)。圖6-15(a)為單一(yi)空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)式(shi)等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)原理圖,它利用(yong)空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)機提供的(de)(de)壓(ya)縮(suo)(suo)空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)作(zuo)為工(gong)(gong)作(zuo)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)和排除熔化(hua)金(jin)屬的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)流。這種(zhong)(zhong)型式(shi)的(de)(de)空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)的(de)(de)成本低,氣(qi)(qi)(qi)體(ti)來源方(fang)便(bian)。壓(ya)縮(suo)(suo)空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)在(zai)電(dian)弧(hu)中加(jia)熱(re)后分解和電(dian)離(li)(li)(li),生(sheng)成的(de)(de)氧與切(qie)割(ge)金(jin)屬產(chan)生(sheng)化(hua)學放熱(re)反(fan)應,加(jia)快了切(qie)割(ge)速度。充(chong)分電(dian)離(li)(li)(li)的(de)(de)空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)體(ti)的(de)(de)熱(re)焓值高,因而電(dian)弧(hu)的(de)(de)能(neng)量大,與其他等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)方(fang)法相比,其切(qie)割(ge)速度快,特別適合于切(qie)割(ge)厚度在(zai)30mm以下的(de)(de)碳鋼(gang),也可(ke)以切(qie)割(ge)銅(tong)、不銹(xiu)鋼(gang)、鋁及其他材料。但是這種(zhong)(zhong)切(qie)割(ge)方(fang)法的(de)(de)電(dian)極(ji)受到(dao)強烈的(de)(de)氧化(hua)腐蝕,所以一(yi)般采用(yong)鑲嵌(qian)式(shi)純(chun)鋯、純(chun)鉿(jia)電(dian)極(ji)而不能(neng)采用(yong)鎢電(dian)極(ji)或(huo)氧化(hua)物鎢電(dian)極(ji)。即使采用(yong)鋯、鉿(jia)電(dian)極(ji),它的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)壽(shou)命一(yi)般也只在(zai)5~10h以內(nei)。另一(yi)種(zhong)(zhong)為復合式(shi)空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)等(deng)(deng)(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)切(qie)割(ge),其切(qie)割(ge)原理如圖6-15(b)所示。內(nei)噴嘴內(nei)通(tong)入(ru)常用(yong)的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)氣(qi)(qi)(qi)體(ti),外(wai)噴嘴內(nei)通(tong)人壓(ya)縮(suo)(suo)空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)。
這樣,一方面利用(yong)壓縮空氣在切割(ge)區的化(hua)學放熱反應提高切割(ge)速度;另(ling)一方面又避免(mian)了空氣與電(dian)(dian)極(ji)的直接接觸,因而可采用(yong)純(chun)鎢(wu)(wu)電(dian)(dian)極(ji)或氧化(hua)物鎢(wu)(wu)電(dian)(dian)極(ji),簡化(hua)了電(dian)(dian)極(ji)結構。