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什么是等离子切割工艺？

等离子切割是一种广泛使用的热切割工艺，能够切割任何导电材料。它利用高速电离气体（等离子体）射流，具有速度快、用途广泛以及能够切割厚金属等优点，使其成为许多行业的主力军。了解其工作原理、涉及的气体、功率需求和正确的维护方法是发挥其全部潜力的关键。

等离子切割的工作原理？

等离子切割过程依赖于产生超高温电离气体通道——等离子体——该通道通过收缩喷嘴强制作用于工件。以下是步骤分解：

  1. 气流： 向等离子炬供应惰性气体或活性气体（如压缩空气、氮气、氧气或氩气混合物）。
  2. 电弧启动： 通常在电极（在炬内）和喷嘴尖端之间建立高压、低电流的引弧。此初始电弧电离一小部分流动的气体。
  3. 等离子射流形成： 当炬接近导电工件时，主切割电弧在电极和工件之间形成，转移更多的电能。这种巨大的能量迅速将流动的气体加热到极高的温度（高达20,000°C / 36,000°F或更高），使其电离并成为等离子体。
  4. 熔化和喷射： 等离子射流被喷嘴孔收缩和加速，以高热能和速度撞击工件。这熔化了金属的局部区域。
  5. 切断： 等离子气流的高速度将熔化的金属从切割区域物理吹走，形成分离或缝隙。炬沿所需路径移动，不断熔化和喷射材料以进行切割。

等离子气体及其作用

等离子气体（有时还有辅助保护气体）的选择会显著影响切割质量、速度和易耗件寿命，尤其取决于被切割的材料：

  • 压缩空气：

    • 工艺： 通常用作等离子气体和保护气体。易于获得且经济高效。
    • 应用： 对于切割低碳钢、不锈钢和铝材具有良好的多功能性，尤其是在手持式应用或不锈钢上的边缘氮化（硬化）不是主要问题的情况下。
    • 注意事项： 需要清洁干燥的空气（油和水分会严重影响切割质量和易耗件寿命）。可能会导致切割边缘氧化和氮化。

  • 氧气 (O₂) :

    • 工艺： 主要用作切割低碳钢的等离子气体 低碳钢 。通常与空气或氮气配对作为保护气体。
    • 应用： 由于放热反应（氧气与钢反应，产生额外热量），它在碳钢上的速度和边缘质量最佳。产生锋利、方形的边缘，渣滓最少。
    • 注意事项： 需要特定的耐氧气炬和易耗品。与氮气切割相比，易耗件寿命可能更短。不适用于不锈钢或铝材。

  • 氮气 (N₂) :

    • 工艺： 作为切割不锈钢和铝的等离子气体的极佳选择。也可用于低碳钢。通常与CO₂、空气或注水/屏蔽相结合。
    • 应用： 在不锈钢和有色金属上提供极佳的边缘质量并最大限度地减少氧化。切割质量和易耗件寿命之间取得良好的平衡。
    • 注意事项： 与氧气相比，通常在低碳钢上的切割速度略慢。

  • 氩气/氢气混合物（例如，H35 - 35% 氢气，65% 氩气）：

    • 工艺： 通常用作切割较厚不锈钢和铝（通常> 0.5英寸/ 12毫米）的等离子气体。氮气通常用作保护气体。
    • 应用： 由于氢气的热导率高，因此在较厚的非铁金属上提供最大的切割能力和极佳的边缘质量。产生非常清洁、平滑的切割。
    • 注意事项： 更昂贵的混合气体。由于高温，需要专门的注水炬或专为这些气体设计的设备。

等离子电源尺寸（安培数）

等离子电源的输出（以安培（安）为单位测量）直接决定系统的切割能力（材料厚度）。选择合适的尺寸对于性能和效率至关重要：

  • 低功率（约 30-60 安培）： 适用于切割较薄的金属板，通常厚度高达约 1/2 英寸（12 毫米）。非常适合 HVAC、汽车车身和轻型制造。
  • 中功率（约 60-130 安培）： 一般制造的常用范围，能够切割通常高达 1 英寸（25 毫米）或略厚的材料。在制造车间、制造业和维护中很常见。
  • 高功率（约 130 安培及以上，最高达 400 安培以上）： 专为重型板材切割而设计，通常在造船、桥梁建设、重型设备制造和服务中心等工业环境中使用。这些系统可以切割几英寸厚的材料。

注意： 始终参考制造商的规格，了解不同安培数下各种材料的精确切割能力。占空比（机器在 10 分钟内可以在给定输出下运行的时间百分比）也是生产环境中的一个关键因素。

使用等离子切割的行业

等离子切割的多功能性使其在众多领域都具有价值：

  • 一般金属制造： 切割结构、机械和定制项目零件。
  • 建筑： 现场或制造中切割梁、板和管。
  • 汽车修理和制造： 底盘工作、排气系统、定制车辆制造。
  • 造船和修理： 切割船体钢板、框架和其他结构部件。
  • 采矿和重型设备： 耐用机械部件的制造和维修。
  • 工业维护与维修： 快速切割卡住的螺栓，更换磨损的部分，工厂改造。
  • 抢险和拆除： 快速拆除金属结构和车辆。
  • 艺术金属制品： 创作复杂的图案和雕塑。

等离子切割机长寿命的关键维护

持续的维护对于确保可靠的性能、最佳的切割质量和延长等离子切割设备的使用寿命至关重要：

  • 每日/每次使用前：

    • 检查易耗品： 检查电极（是否存在超过限度的点蚀）、喷嘴（是否存在喷嘴磨损/损坏）、保护帽（是否存在飞溅/损坏）和涡流环（是否存在裂纹/堵塞）。立即更换磨损的部件——使用磨损的易耗品会大大降低切割质量，并可能损坏割炬。
    • 检查割炬本体： 检查是否有任何物理损坏或裂缝。
    • 验证气体/冷却剂流量： 确保适当的压力和流量。注意是否有泄漏。检查冷却剂液位（如果适用）。

  • 每周/定期：

    • 清洁割炬本体和引线： 擦拭部件以去除灰尘和污垢。
    • 检查电缆和软管： 检查是否有切割、磨损、扭结或烧痕。确保连接牢固。
    • 检查/清洁/更换空气过滤器： 如果使用压缩空气，则至关重要。确保定期排放水分收集器。脏空气或潮湿空气是有害的。
    • 检查冷却系统（如果适用）： 验证冷却剂电导率/状况，并根据制造商的建议更换。清洁过滤器。

  • 一般操作规程：

    • 保持区域清洁： 金属粉尘会干扰电子设备和活动部件。
    • 确保良好的接地连接： 接地不良会导致启动问题和切割不一致。
    • 遵循制造商的指导方针： 遵守设备手册中列出的具体维护时间表和程序。

通过认真执行这些维护任务，您可以显著减少停机时间，降低运营成本，确保一致的切割性能，并最大限度地提高等离子切割投资的回报。