數控等離子切割機切割工藝參數的選擇

2021-6-18 16:27:07??????點擊:
數控等離子切割機切割工藝參數的選擇
  一、切斷電流:它是最重要的數控等離子切割機切割工藝參數,直接決定了切斷的厚度和速度,即切斷能力。影響:1、切斷電流增大,電弧能量增大,切斷能力增大,切斷速度增大2、切斷電流增大,電弧直徑增大,電弧變粗,切斷電流過大,噴嘴熱負荷增大,噴嘴過早損傷,切斷質量自然下降,無法正常切斷。因此,切割前應根據材料厚度正確選擇切割電流和相應的噴嘴。
  二、切割速度:最佳切割速度范圍可根據設備說明進行選定或試驗確定料厚度、材質不同、熔點高低、導熱率大小、熔化后表面張力等因素,切割速度也相應變化。主要表現:1、切割速度適度提高切口質量,即切口稍窄,切口表面平整,同時減少變形。2、切割速度過快,切割線的能量低于所需的量值,切割中的射流不能立即吹走熔化的切割熔體,形成大的后拖量,隨著切口的爐渣,切口表面的質量下降。3、切割速度過低時,切割部為等離子弧陽極,為了維持電弧本身的穩定,陽極斑點和陽極區必須在離電弧最近的切口附近找到傳導電流場所,同時向射流的徑向傳遞更多的熱量,因此切口變寬,切口兩側熔融的材料聚集在底緣凝固,形成難以清掃的爐渣,切口上緣因加熱熔化過多而形成圓角。4、速度極低時,切口過寬,電弧熄滅。由此可見,良好的切割質量離不開切割速度。
  三、電弧電壓:一般認為電源的正常輸出電壓是切斷電壓。等離子弧切割機通常有較高的空載電壓和工作電壓,當使用氮氣、氫氣或空氣等離子弧所需的電壓時,穩定等離子弧所需的電壓會更高。電流一定時,電壓的提高意味著電弧㎜值的提高和切割能力的提高。蛆值提高的同時,減小射流直徑,加大氣體流速,可以獲得更快的切割速度和更好的切割質量。
  四、工作氣體和流量:工作氣體包括切斷氣體和輔助氣體,有些設備要求弧形氣體,通常根據切斷材料的種類、厚度和切斷方法選擇合適的工作氣體。切割氣體不僅要保證等離子體射流的形成,還要保證切口中的熔融金屬和氧化物的去除。過大的氣體流量會帶走更多的電弧熱量,導致射流長度縮短,導致切割能力下降和電弧不穩定。過小的氣體流量會使等離子弧失去本來的直線度,使切割深度變淺,同時容易產生渣滓。因此,氣體流量必須與切割電流和速度良好配合?,F在的等離子弧切割機多用氣壓來控制流量。因為槍體的孔徑一定的話,控制氣體的壓力也會控制流量。切割一定板厚材料使用的氣體壓力通常根據設備制造商提供的數據進行選擇,如果有其他特殊應用,氣體壓力需要通過實際切割試驗來確定。最常用的工作氣體有氬氣、氮氣、氧氣、空氣、H35、氬氮混合氣等。1、氬氣在高溫下幾乎不與任何金屬反應,氬氣等離子弧穩定。另外,使用的噴嘴和電極壽命高。但是,氬氣等離子弧的電壓低,㎜值不高,切割能力有限,與空氣切割相比切割厚度約下降25%。另外,在氬氣保護環境中,熔融金屬的表面張力大,比氮氣環境高約30%,存在很多殘渣問題。即使用氬和其他氣體的混合氣切割也有粘渣傾向。因此,現在很少單獨使用純氬氣進行等離子切割。2、氫通常作為輔助氣體和其他氣體的混合作用,如著名氣體H35(氫的體積分數為35%,其馀為氬氣)是等離子弧切割能力最強的氣體之一,主要有利于氫。氫能顯著提高電弧電壓,因此氫等離子體射流具有較高的㎜值,與氬氣混合使用時,等離子體射流的切割能力大幅提高。一般對厚度在70mm以上的金屬材料,常用氬+氫作為切割氣體。使用水射流進一步壓縮氬+氫等離子弧,可以獲得更高的切割效率。3、氮氣是常用的工作氣體,在具有較高電源電壓的條件下,氮氣等離子弧具有較好的穩定性和比氬氣高的射流能量,即使切斷液態金屬粘度大的材料,如不銹鋼和鎳基合金,切口下緣的渣滓量也很少。氮氣可以單獨使用,也可以與其他氣體混合使用。例如,自動切割時經常使用氮氣和空氣作為工作氣體,這兩種氣體已經成為高速切割碳鋼的標準氣體。有時氮氣也被用作氧等離子弧切割時的電弧氣體。4.氧氣可以提高切割低碳鋼材料的速度。用氧切斷時,切斷模式與火焰切斷想象,高溫高能量的等離子弧使切斷速度更快,但必須配合使用耐高溫氧化的電極,同時對電極進行電弧時的防沖擊保護,延長電極的壽命。
  五、空氣中含有體積分數約78%的氮氣,因此利用空氣切割形成的爐渣狀況和用氮氣切割時想象的空氣中含有體積分數約21%的氧氣,由于氧氣的存在,用空氣切割低碳鋼材料的速度也很高但是,單獨使用空氣切割時,會出現爐渣、切口氧化、氮化等問題,電極和噴嘴壽命低也會影響工作效率和切割成本。五、噴嘴高度:指噴嘴端面與切割表面的距離,構成整個弧長的一部分。由于等離子弧切割一般使用恒流或急降外特征的電源,噴嘴高度增加后,電流變化小,但電弧長度增加,電弧電壓增大,電弧電力增加,但也增加暴露在環境中的電弧長度,電弧柱損失的能量增加。在兩個因素的綜合作用下,前者的作用完全被后者抵消,相反有效的切斷能量減少,切斷能力減少。通常,切割射流的吹力減弱,切口下部殘留的爐渣增加,上部邊緣熔融后出現圓角等表現。此外,從等離子射流的形態來看,射流直徑離開槍口后向外膨脹,噴嘴高度的增加必然會增加切口寬度。因此,選擇盡可能小的噴嘴高度有助于提高切割速度和切割質量,但噴嘴高度過低可能會引起雙弧現象。
  六、采用陶瓷外噴嘴,噴嘴高度為零,即噴嘴端面直接接觸切割表面,可取得良好效果。六、切斷功率密度:為了獲得高壓縮性等離子弧切斷電弧,切斷噴嘴采用小噴嘴孔徑、長噴嘴長度,加強冷卻效果,增加噴嘴有效斷面內通過的電流,即電弧的功率密度增大。但是,由于壓縮也增大了電弧的功率損失,實際上切斷的有效能量比電源輸出的功率小,其損失率一般在25%~50%之間,水壓縮等離子弧切斷的能量損失率更大,因此在進行切斷技術參數設計和切斷成本的經濟計算時應該考慮這個問題。
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