等离子弧切割设备简述 

  等离子弧切割电源俗称等离子切割机。等离子切割机目前已广泛运用于汽车、机车、压力容器、航空航天、核工业、造船、钢结构等各行各业 , 等离子切割机由于其切割范围广（可以切割不锈钢、铝、铜、钛、普通碳钢等各类有色金属），在某些特定的领域甚至已经可以完全取代火焰切割的方式。    

1  等离子切割技术 

等离子弧是利用等离子炬将阴极（如铪电极）和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离度高能量密度及高焰流速度的电弧。可用于切割、焊接、喷涂、堆焊等。在此只介绍等离子弧切割。等离子弧切割炬的主要组成的关键部件有电极、压缩喷嘴。主要尺寸是电极和喷嘴之间的距离、电极和喷嘴之间的配合、喷嘴的孔径和孔道长度。电极和喷嘴之间形成的空间称为增压室，从增压室通过的气体为离子气。中性的离子气在室内被电离后经喷嘴流出时，受到喷嘴孔径的限制，使弧柱截面变小，该压缩称为机械压缩。受冷却的喷嘴内壁形成的沿内壁表面的一层冷气膜，使喷嘴和弧柱绝缘，同时也对弧柱进行有效的压缩，也叫热收缩。弧柱电流形成的磁场对弧柱的压缩叫磁收缩。这样在电流不变的情况下，等离子弧柱的电场强度及弧压降都随电流密度增加而增加。所以等离子弧的电弧功率及温度明显高于自由电弧，温度高达 18000K。由于电离后的离子气仍具有流体性质，受到压缩从喷嘴孔径喷射的电弧的带电粒子的运动速度明显提高（可达300m/s），所以等离子弧具有较小的扩散度和较大的电弧挺度，这也是等离子弧最突出的优点。 

2  等离子切割机的特点 

等离子切割机采用直流正接（工件接“ + ”极，电极接“—”极），等离子切割机采用陡降或恒流外特性的直流电源，为了得到满意的引弧采用高频和高压。最简单的电源是前级变压器和二极管整流的高漏抗式，这种电源采用抽头变压器，用切换开关调节二档或三档的输出电流。电流无级可调的硅整流电源是成熟产品（相当 PLM 系列），恒流特性，设备稳定可靠，是适合机械工业使用的理想等离子切割机。逆变电源具有高效、体积小及节能等优点，现今电源的发展方向。在切割低碳钢的时候，操作人员将会体验到更高速，更满意切割效果。火焰气体切割通过燃烧高温切割，或者通过氧化切割金属。因此，其应用的范围受很大局限。如铝合金及不锈钢等有色金属的切割可以通过等离子切割机来实现。这就使得传统的火焰气体切割不可能处理这一类材料。 

而且不同种类的气体都能被用在等离子切割，目前大多数的人都使用压缩空气来进行等离子切割。在大多城市都可以买到空气压缩机，因此，等离子切割不需要可燃气体和压缩氧气等气体作为操作气体。   等离子切割在一些方面的应用非常出色，例如切割金属薄板，切割效率高、变形小，热影响区小，但火焰气体切割工艺是不可能达到的效果。 

3  等离子切割机计划和选型 

3.1  切割精度和粗糙度要求 

按等离子切割质量有分为：手工等离子切割、半自动等离子切割、数控等离子切割。不同控制方式的离子电源的切割质量分为：高漏抗等离子切割机（二档调电流，相当 LG 系列）、硅整流电源（恒流，电流无级可调，相当 PLM 系列）适合手动、半自动及配套数控机床实现自动切割。 

等离子切割炬的品质配合稳定的电流是质量切割的基础，再配合良好的工艺，切割质量可以明显提高。 

3.2 切割金属的厚度要求 

通常切割的金属的厚度来确定等离子切割电源的容量。如切割 30mm 的不锈钢实现半自动或数控自动切割时选择 LM-200 电源。详情参看产品参数。   

3.3 选择设备的负载持续率   

如果你是要进行长时间切割或者自动不间断切割，确保检查机器的工作负载持续率。负载持续率简单来说就是设备工作到过热需要冷却之前的持续工作时间。工作负载持续率通常是以  10 分钟为一个标准按百分比来确定的。例如 LG-200 ，额定电流 200  安培的电流  60%  的工作负载循环是指你可以在  200  安培的电流输出下持续的切割  6  分钟（按  10  分钟为  100%  ）。工作负载循环越高，你可以持续切割的时间就越长。例如  PLM-200 等离子切割机，在额定电流 200 时可以实现 24 小时不间断切割工作。因此此类切割电源（如 PLM 系列）可以配套自动不间断工作。 

4  等离子切割机起弧   

高频、高压击穿离子气产生电弧或接触起弧（电极和喷嘴的碰撞起弧）。 

5 电极、喷嘴及等离子切割炬 

等离子切割炬（等离子割枪）是等离子弧切割质量的关键，因此等离子割枪的结构非常重要，因此有多种割枪供选择， PLM 系列采用高质量割枪或原装进口割枪。电极和喷嘴也关乎切割质量。

等离子弧（等离子切割）稳定性研究 

等离子弧切割机等离子弧的稳定性直接影响着切割质量，等离子电弧不稳定现象，会导致切口参差不齐、积瘤等缺陷，也会导致控制系统的相关元件寿命降低，喷嘴、电极频繁更换。针对此现象，进行分析并提出一些办法。 

　　1.气压或流量过低 

　　等离子弧切割机工作时，如工作气压远远低于说明书所要求的气压，这意味着等离子弧的喷出速度减弱，输入空气流量小于规定值，此时不能形成足够多的带有高能量、高速度的负离子，从而造成切口质量差、切不透、切口积瘤的现象。气压不足的原因有：输入空气压力或流量不足，切割机空气调节阀调压过低，电磁阀内有油污，气路不通畅等。 

　　解决方法是，使用前注意观察空压机输出压力显示，如不符合要求，可调整压力或检修空压机。如输入气压已达要求，应检查空气过滤减压阀的调节是否正确，表压显示能否满足切割要求。否则应对空气过滤减压阀进行日常维护保养，确保输入空气干燥、无油污。如果输入空气质量差，会造成电磁阀内产生油污，阀芯开启困难，阀口不能完全打开。另外，割炬喷嘴气压过低，还需更换电磁阀；气路截面变小也会造成气压过低，可按说明书要求更换气管。 

　　2.气压过高 

　　若输入空气压力远远超过0.45MPa，则在形成等离子弧后，过大的气流会吹散集中的弧柱，使弧柱能量分散，减弱了等离子弧的切割强度。造成气压过高的原因有：输入空气调节不当、空气过滤减压阀调节过高或者是空气过滤减压阀失效。 

　　解决方法是，检查空压机压力是否调整合适，空压机和空气过滤减压阀的压力是否失调。开机后，如旋转空气过滤减压阀调节开关，表压无变化，说明空气过滤减压阀失灵，需更换。 

　　3.割炬喷嘴和电极烧损 

　　因喷嘴安装不当，如丝扣未上紧，设备各挡位调整不当，需用水冷却的割炬在工作时，未按要求通入流动的冷却水以及频繁起弧，都会造成喷嘴过早损坏。 

　　解决方法是，按照切割工件的技术要求，正确调整设备各挡位，检查割炬喷嘴是否安装牢圄，需通冷却水的喷嘴应提前使冷却水循环起来。切割时，根据工件的厚度调整割炬与工件之间的距离。 

　　4.地线与工件接触不良 

　　接地是切割前一项必不可少的准备工作。未使用专用的接地工具，工件表面有绝缘物及长期使用老化严重的地线等，都会使地线与工件接触不良。 

　　应使用专门的接地工具，并检查是否有绝缘物影响地线与工件表面接触，避免使用老化的接地线。 

　　5.火花发生器不能自动断弧 

　　等离子切割机工作时，首先要引燃等离子弧，由高频振荡器激发电极与喷嘴内壁之间的气体，产生高频放电，使气体局部电离而形成小弧，这一小弧受压缩空气的作用，从喷嘴喷出以引燃等离于弧，这是火花发生器主要的任务。正常情况下，火花发生器的工作时间只有0.2～0.5s，不能自动断弧的原因一般是控制线路板元件失调，火花发生器的放电电极间隙不合适。 

　　应经常检查火花发生器放电电极，使其表面保持平整，适时调整火花发生器的放电电极间隙与割炬电极喷嘴之间的间隙相适应，必要时更换控制板或更换电极喷嘴。 

    6.离子气的旋转 

旋转的离子气有利有提高等离子弧的挺直度同时更具稳定性。因此，我们要选用会使离子气旋转的分配器。 

    7.其他 

　　除以上原因外，电流和喷嘴孔径的配合、切割速度（恒定）、切割时割炬与工件的位置、离子气和保护气的种类，以及操作者的个人因素等，都对等离子弧的稳定性起作用。 

总之， 提高电弧稳定性有利于提高切割质量。 

等离子切割机割炬的保养 

  1. 正确地装配割炬

正确、仔细地安装割炬，确保所有零件配合良好，确保气体及冷却气流通。安装将所有的部件放在干净的绒布上，避免脏物粘到部件上。在O型环上加适当的润滑油，以O 型环变亮为准，不可多加。

2．消耗件在完全损坏前要及时更换

消耗件不要用完全损坏后再更换，因为严重磨损的电极、喷咀和涡流环将产生不可控制的等离子弧，极易造成割炬的严重损坏。所以当第一次发现切割质量下降时，就应该及时检查消耗件。

3．清洗割炬的连接螺纹

在更换消耗件或日常维修检查时，一定要保证割炬内、外螺纹清洁，如有必要，应清洗或修复连接螺纹。

4．清洗电极和喷咀的接触面

在很多割炬中，喷咀和电极的接触面是带电的接触面，如果这些接触面有脏物，割炬则不能正常工作，应使用过氧化氢类清洗剂清洗。

5．每天检查气体和冷却气

每天检查气体和冷却气流的流动和压力，如果发现流动不充分或有泄漏，应立即停机排队故障。

6．避免割炬碰撞损坏

为了避免割炬碰撞损坏，应该正确地编程避免系统超限行走，安装防撞装置能有效地避免碰撞时割 炬的损坏。

7．最常见的割炬损坏原因

（1） 割炬碰撞。

（2） 由于消耗件损坏造成破坏性的等离子弧。

（3） 脏物引起的破坏性等离子弧。

（4） 松动的零部件引起的破坏性等离子弧。

8．注意事项

（1） 不要在割炬上涂油脂。

（2） 不要过度使用O形环的润滑剂。

（3） 在保护套还留在割炬上时不要喷防溅化学剂。

（4） 不要拿手动割炬当榔头使用。  

如何延长消耗件的使用寿命 

  1. 保证等离子正确的气压和流动

等离子体正确的气压和流动对消耗件的使用寿命非常重要。如果气压太高，电极的寿命就会大大减少；气压太低，喷嘴的寿命就会受到影响。

2. 采用合理的割距

按照使用说明书的要求，采用合理的切距，切距即切割喷嘴与工件表面的距离，当穿孔时，尽量采用正常切距的2倍距离或采用等离子弧所能传递的最大高度。

3. 穿孔厚度应在机器系统的允许范围内

切割机不能在超过工作厚度的钢板上穿孔，通常的穿孔厚度为正常切割厚度的1/2（100A以下），例：100A的系统定为切割1英寸（约25mm）的碳钢，该系统穿孔厚度应为0.5英寸（约12.5mm）。

4. 喷嘴不要过载使用

让喷嘴过载（即超过喷嘴的工作电流），将使喷嘴很快损坏。电流强度应为喷嘴的工作电流的95％为宜。例如：100A的喷嘴的电流强度应设定为95A。

5. 保持等离子气体的干燥和洁净

等离子系统需要干燥和洁净的等离子气体才能正常工作，脏污的气体通常是气体压缩系统的问题，它会缩短消耗件的使用寿命，造成非正常损坏。测试气体质量的方法是将割炬设在测试状态，在其下方放一面镜子，消耗割炬内的气体，如果在镜子上出现水气和雾状物，则需要查明原因并改正。

6. 切割应从边缘开始

尽可能从边缘开始切割，而不要穿孔切割。采用边缘作为起始点会延长消耗件的寿命，正确的方法是将喷嘴直接对准工件边缘后再启动等离子弧。

7. 避免等离子弧拉长扩展

如果等离子弧只有拉长扩展才能接触到工件表面，等离子弧在切割开始和结束时均会产生这种拉伸和扩展，这将造成喷嘴非正常的损坏。如果采用正确的边缘起点技巧，选用合适的“断弧”信号时间，这个问题就能避免。

8. 减少不必要的“起弧（或导弧）时间

起弧时喷嘴和电极的消耗都非常快，在开始前，应将割炬放在切割金属行走距离内。

9. 在保护壳上涂抹防溅化学涂料

防溅化学涂料有助于减少熔渣堆积在保护壳上。但一定要将保护壳从割炬上取下后才能涂防溅涂料。

10. 清除保护壳上的熔渣

应经常清除在割炬保护壳上的熔渣，否则这种熔渣将引起有破坏性的重等离子弧。

11. 更换消耗件后清除气体

在更换消耗件或较长时间的停机后，应清除气体（2-3分钟为宜），以保证将水和雾气从割炬中排出。

12. 尽量保持割炬和消耗件清洁

在割炬和消耗件上的任何脏物都会极大地影响等离子系统的功能。更换消耗件时要将其放在干净的绒布上，要经常检查割炬的连接罗纹，用过氧化氢类清洁剂清洗电极接触面和喷嘴。

13. 清除空气或氧气喷嘴上的氧化物

当选用空气或氧气等离子时，喷嘴内会沉积氧化物，这种氧化物会影响气流和减少消耗件的寿命。用干净的绒布擦喷嘴内侧的可消除氧化物。

14. 采用软化水注入割炬

硬水会造成喷嘴环上沉淀金属杂质，这将影响气流流动，降低割炬质量并缩短消耗件寿命。

15. 每天检查气流和冷却流

最常见的割炬损坏的原因之一是缺少冷却流，需要经常检查至割炬的气流和气压（如是气冷）或冷却液（如是水冷），如果发现气流不够或泄露时，应立即停机排除故障。  

等离子切割优点：

速度快氧割四位、成本低氧割四倍

※可切不锈钢、碳钢、铜、铝等一切金属材料

※可随心所欲切割任意形状

※用压缩自然空气，费用极低

      采用压缩空气作为载气体，可切割不锈钢、碳钢、铸铁、铝、铜等一切金属材料。可切割直线、圆弧等形状，切口窄、光洁，可与半自动小车、仿形切割机、数控切割机床配套进行全自动切割。                            等离子切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化（和蒸发），并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。 

等离子切割配合不同的工作气体可以切割各种氧气切割难以切割的金属，尤其是对于有色金属（不锈钢、铝、铜、钛、镍）切割效果更佳；其主要优点在于切割厚度不大的金属的时候，等离子切割速度快，尤其在切割普通碳素钢薄板时，速度可达氧切割法的5~6倍、切割面光洁、热变形小、几乎没有热影响区！ 

等离子切割发展到现在，可采用的工作气体（工作气体是等离子弧的导电介质，又是携热体，同时还要排除切口中的熔融金属）对等离子弧的切割特性以及切割质量、速度都有明显的影响。常用的等离子弧工作气体有氩、氢、氮、氧、空气、水蒸气以及某些混合气体。 

等离子切割机广泛运用于汽车、机车、压力容器、化工机械、核工业、通用机械、工程机械、钢结构等各行各业！                                       

主要组件:  1. 切割矩 2. 电源箱 2.1 主回路 2.2.1 交流接触器 2.2.2 三相变压器 2.2.3 三相桥式整流器 2.2.4 高频震荡器 2.2.5 保护原件 2.2控制电路 2.2.1 控制电源 2.2.1 程序控制电路板 2.2.3 温度继电器 2.3 气路 2.3.1减压阀 2.3.2 电磁气阀