等離子切割(PAC)產(chǎn)生于20世紀(jì)40年代，直至20世紀(jì)50年代中期開始投入工業(yè)應(yīng)用。它是利用高能量密度的等離子弧和高速的等離子流，將融化的金屬從割口處吹走，從而形成連續(xù)缺口的一種切割方法。

等離子切割工藝

切割對(duì)象：

用于切割各種氧氣等燃?xì)怆y以切割的金屬，如不銹鋼、銅、鋁、鈦、鎳、鑄鐵等。用于切割普通碳素鋼薄板時(shí)，速度可達(dá)氧切割法的5～6倍。

工藝內(nèi)容：

1、工作氣體

采用空氣、氬氣、氫氣、氦氣、氮?dú)?、水蒸氣以及某些混合氣體作工作氣體。它是等離子弧的導(dǎo)電介質(zhì)，又是攜熱體，同時(shí)還要排除切口中的熔融金屬。

2、一般等離子切割

一般等離子切割不用惰性氣體保護(hù)。引弧時(shí)，噴出小氣流離子氣體作為電離介質(zhì);切割時(shí)噴出大流量氣體以排除熔融金屬。

3、空氣等離子切割

使用壓縮空氣作為離子氣，其在電弧中加熱、分解和電離。充分電離了的空氣等離子體熱焓值高，可迅速放熱切割金屬。

4、電源

空載電壓一般為120 V～600V，弧柱電壓一般為空載電壓的一半。電流在200A。

5、其他工藝要求

①適當(dāng)?shù)墓ぷ鳉怏w流量。

②合適的電極內(nèi)縮量——電極到割嘴端面的距離，一般取8mm～11mm。

③合適的割嘴高度——割嘴端面到被割工件表面的距離，一般為4mm～10mm。

④切割速度：在保證切割質(zhì)量的前提下，盡可能提高切割速度，以減少被割工件的變形量和割縫區(qū)的熱影響區(qū)域，避免黏渣增加。

6、等離子切割設(shè)備

等離子切割設(shè)備由供氣裝置、電源、割槍等部分組成。

供氣裝置：空氣等離子切割供氣裝置為功率大于1.5 kW 的空氣壓縮機(jī)。切割時(shí)所需氣體壓力為0.3MPa～0.6MPa。選用其他氣體，采用瓶裝氣體經(jīng)減壓后供氣。

電源：常用空載電壓為350 V～400V。

割槍：60A以下割槍為風(fēng)冷結(jié)構(gòu);60A 以上多采用水冷結(jié)構(gòu)。其電極采用純鎢或釷鎢等材料，優(yōu)先選用鑄鎢。

等離子切割優(yōu)點(diǎn)

在以往的一般性加工、維修企業(yè)中，我們對(duì)于鋼材的切割，線材就用砂輪切割機(jī)，板材就用氧-乙炔的氣割來完成，由于氧-乙炔的氣割設(shè)備使用起來不方便，效益比較低，而且安全隱患很大，在工業(yè)生產(chǎn)中造成很大局限性。

在目前的工業(yè)生產(chǎn)及一般的維修企業(yè)中大量普及了用等離子切割來完成對(duì)大部分鋼板材料的切割。

等離子切割是等離子弧以非常高的溫度將切割材料局部熔化。加上等離子工作氣體在等離子槍體的噴嘴中受到等離弧加熱而迅速膨脹，以非常高的速度從噴嘴中噴出，把已熔化的金屬吹走將被割材料切成狹窄的切口。

當(dāng)今無論是在材料的種類方面，還是切割厚度與質(zhì)量方面，可以說等離子弧切割是目前采用的各種切割法中的一種較好切割方法，如果要對(duì)等離子切割作一個(gè)恰如其分的評(píng)價(jià)，可以用六個(gè)字來概括“高速、高效、高質(zhì)”。

等離子切割特性

在具體切割的實(shí)踐操作中，結(jié)合被切工作的實(shí)際情況，要求操作人員要熟練掌握等離子切割設(shè)備的工作要領(lǐng)，特別是工作氣體一定要根據(jù)其在切割中的特性來選擇，常采用的是氮和氫的混合氣體，一般為氮75%-90%，氫25%-10%，對(duì)較厚的材料超過127毫米，如不銹鋼和少數(shù)幾種不銹鋼合金的切割，還可以使用純氬氣。

要使等離子弧切割具有調(diào)整的特點(diǎn)，還必須正確選用電弧電流和電弧電壓，在等離子切割中電弧電流和電弧電壓的增大使電弧的功率也增加，但是增大電流后將會(huì)影響鎢板和噴嘴的燒損，對(duì)切割工作有一定的影響。所以一般是提高電弧電壓來提高電弧的功率。

另外隨著混合氣體的流量增大，可使電弧壓縮成度增加。這時(shí)它的能量就會(huì)更加集中，弧柱的溫度急劇上升。電弧噴射速度也會(huì)加快，而且弧柱沖力大大提高有利于提高切割速度。此外還要恰當(dāng)?shù)剡x擇噴嘴孔道的長度和直徑、噴嘴到工件表面鎢極到噴嘴端部的距離都會(huì)影響切割效果。

還有一個(gè)問題，就是在切割某些材料時(shí)，往往容易產(chǎn)生切口毛刺，這主要是熔化金額的流動(dòng)性不好，不易被氣流吹掉、底部過熱，氣流吹力不足等因素造成的，在切割厚板時(shí)由于割縫過大產(chǎn)生的后拖量，也會(huì)造成切口毛刺，所以在切割時(shí)，必須要保證鎢極和噴嘴的絕對(duì)對(duì)中，有足夠的功率，合適的氣體流量和切割速度。

在一般中小型加工與維修企業(yè)中、小電流等離子切割法是一種新的發(fā)展，它具有氣體消耗少、維修和設(shè)備成本低、煙塵和噪聲小，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等特點(diǎn)。

根據(jù)小電流等離子切割法的特點(diǎn)，它典型應(yīng)用主要有以下幾方面：

①制作和裝配不銹鋼和鋁制的管道及筒體和管子連接孔管子外形及斜角的切割。

②常壓鍋爐及管道的制作過程中的切割。

③對(duì)食品工業(yè)、化工等設(shè)備的維修，可以在現(xiàn)場(chǎng)快速、干凈和沒有變形地進(jìn)行切割、修復(fù)有缺損的部件。

④能非常準(zhǔn)確地切割鑄造廠鑄造出來的材料。切割之后只需要最小量的磨削精加工。

⑤對(duì)低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼和鋁制等管材上進(jìn)行定長度和斜口的優(yōu)質(zhì)切割，其速度和切口質(zhì)量都超過了普通切割方法。

小電流等離子切割法是采用雙氣流式切割槍，它的割嘴不需要冷卻孔，鎢極也不需要磨平，呈扁平就可以，一般采用二氧化碳為保護(hù)氣體，氮?dú)鉃榈入x子氣，用氮?dú)庾鞯入x子氣的小電流等離子切割還有一個(gè)特點(diǎn)就是不受工件形狀的限制，無論簡單或復(fù)雜都可以使用，而且切割速度可以與普通等離子切割機(jī)相比，切割精度可達(dá)到大電流等離子切割精度。如果是用氬和氫混合氣體作等離子氣，則使切出的切口很細(xì)，邊緣很整齊。

綜上所述等離子切割在目前社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)方面都很適用，以后會(huì)更加普遍使用這種切割工藝。

等離子切割技術(shù)的應(yīng)用

1、中小企業(yè)

等離子技術(shù)在我國中小企業(yè)具有大范圍的應(yīng)用，甚至在部分大企業(yè)也得到了一定的使用，因?yàn)樵擁?xiàng)技術(shù)相較于其他相關(guān)技術(shù)，其使用方式簡便，且應(yīng)用成本較低。

伴隨著該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其相關(guān)的使用優(yōu)勢(shì)不斷被更多的人了解與熟知，該技術(shù)使得企業(yè)的工作效率得到了很大程度的提升，同時(shí)對(duì)于工作人員的勞動(dòng)環(huán)境以及產(chǎn)品質(zhì)量水平等都具有很大的改善，尤其是對(duì)于材料的利用程度更是得到了一定的提升。

總而言之，等離子切割技術(shù)對(duì)于中小企業(yè)的發(fā)展而言具有不可忽視的重要作用。

2、金屬加工行業(yè)

目前，金屬加工行業(yè)是該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用最廣泛的行業(yè)，火焰切割已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足當(dāng)下的工作需求，等離子切割能夠應(yīng)用于不同材質(zhì)、不同特性的金屬，因此，對(duì)于該項(xiàng)應(yīng)用的使用程度會(huì)大大提升。

但是目前我國的等離子切割技術(shù)與國際上其他國家的水平相比仍然具有較大的差別，其主要表現(xiàn)為：等離子切割的下料僅僅占據(jù)全部下料數(shù)量的十分之一，而在發(fā)達(dá)國家，等離子切割下料的占比則高達(dá)十分之九。

這主要是因?yàn)槲覈擁?xiàng)技術(shù)的普及由于高難度的養(yǎng)護(hù)方式、昂貴的設(shè)備價(jià)格以及復(fù)雜的使用方式而受到限制，因此，我國需要引進(jìn)國家先進(jìn)的等離子切割技術(shù)，并針對(duì)我國的實(shí)際情況進(jìn)行必要的調(diào)整與完善，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的普及與應(yīng)用。

3、工業(yè)生產(chǎn)

在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于金屬材料的加工主要是利用等離子切割、火焰切割等相關(guān)技術(shù)，而等離子切割相較于其他切割技術(shù)而言，則具有更為廣泛的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，其切割質(zhì)量更高、效率更快，因此，在工業(yè)生產(chǎn)中受到了一定程度的重視，尤其是對(duì)于精細(xì)化的等離子切割技術(shù)，其相關(guān)的切割質(zhì)量甚至可以媲美激光切割，但是其相較于激光切割而言，成本較低，這在很大程度上提升了工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

在上個(gè)世紀(jì)五十年代，該項(xiàng)技術(shù)由美國研發(fā)成功，并得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度與提升生產(chǎn)質(zhì)量方面更是具有很好的應(yīng)用效果，因此，該項(xiàng)技術(shù)受到了眾多工業(yè)生產(chǎn)廠家的青睞。

等離子切割存在的主要問題及開發(fā)的主要方向

近年來，等離子切割技術(shù)發(fā)展迅速，一些精密高速切割技術(shù)欲與激光切割爭高低。等離子切割過程最大的問題是噪音大、煙塵多。這不僅對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生較人的噪音污染，更重要的是損害操作者和周圍人員的身體健康。

目前處理辦法有兩種途徑：一種是濕式處理方式，另一種是干式處理方式。濕式處理方式是制作一個(gè)水床切割平臺(tái)，是工件在水下完成作業(yè)的一種切割方法：干式切割方法是在切割工作平臺(tái)增加一套煙塵處理裝置。二者各有優(yōu)勢(shì)，要根據(jù)實(shí)際情況具體選擇。

目前，等離子弧切割技術(shù)的開發(fā)主要集中在以下幾個(gè)方面：

1、研制用于氧化性工作氣體的新型電極材料，替代目前使用的鋯和鉿，提高電極的使用壽命，降低成本;

2、研究高精度等離子弧切割技術(shù)，加強(qiáng)工作氣體和噴嘴對(duì)等離子弧的壓縮作用，使從噴嘴射出的等離子弧更細(xì)、更挺、直有力，達(dá)到切口寬度更小、切割精度更高、切割垂直好的切割質(zhì)量;

3、開發(fā)切割碳素鋼厚板的等離子弧切割技術(shù)。目前，大電流空氣等離子弧切割板厚大于30mm的碳素鋼速度低于氧氣切割，且切割面傾角大。

4、等離子弧焰流切割技術(shù)及其設(shè)備的研究和開發(fā)，適應(yīng)切割薄金屬和某些非金屬材料的要求。

等離子切割技術(shù)具有諸多與綠色相符的特征，因而發(fā)展等離子切割技術(shù)具有與時(shí)俱進(jìn)的優(yōu)勢(shì)。國內(nèi)的企業(yè)、科研院所要加大科研力度，重視合作，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，具體來講應(yīng)該從以下幾個(gè)方面努力：

①應(yīng)加大等離子切割基礎(chǔ)理論的研究;

②等離子電源應(yīng)該進(jìn)一步提高穩(wěn)定性;

③企業(yè)要加大自主研發(fā)的力度，同時(shí)加大合作;

④開發(fā)具有適合中國國情，具有中國特色的數(shù)控等離子切割機(jī)。