空氣等離子切割機(jī)是通過(guò)一種電離的、離子化的導(dǎo)電氣體（等離子）來(lái)使材料實(shí)現(xiàn)熱分離。在切割過(guò)程中，等離子弧會(huì)產(chǎn)生很大熱量來(lái)熔化金屬，同時(shí)工作氣體在等離子槍體的噴嘴中被等離子弧加熱而迅速膨脹，并以非常高的速度從噴嘴中噴出，所以具有很大的吹力。因此，等離子弧不僅可以切割各種金屬材料，也可以切割非金屬材料。 
   空氣等離子切割機(jī)的切割過(guò)程是極其復(fù)雜的，分析等離子弧切割過(guò)程不僅要考慮周圍環(huán)境包含溫度，濕度對(duì)其影響；還要考慮加工過(guò)程中的噪聲對(duì)控制系統(tǒng)的干擾。 
   空氣等離子切割機(jī)切割工藝參數(shù)在解耦狀態(tài)下對(duì)加工質(zhì)量的影響，影響等離子弧切割的工藝參數(shù)較多，其中主要包括切割電流、切割速度、氣體流量以及噴嘴距工件的高度等。 
   （1）切割電流的影響：切割電流直接影響等離子弧的能量密度及分布。正常情況下，電源的切割能力隨著電流的增大而提高，因此其切割速度也相應(yīng)增大；但過(guò)大的電流會(huì)使得噴嘴熱負(fù)荷增大，導(dǎo)致電極和噴嘴過(guò)早地?zé)龘p，從而無(wú)法進(jìn)行正常切割；同時(shí)，電流的增大也會(huì)使得等離子電弧直徑增加，從而也導(dǎo)致工件割縫變寬，嚴(yán)重影響切割質(zhì)量；切割電流太小時(shí)，電弧切割能力不足，導(dǎo)致工件不能被割開(kāi)。 
    切割10mm鋼板時(shí)。設(shè)定切割電流如下表1所示，其它切割工藝參數(shù)設(shè)定如下：噴嘴孔徑為1.3mm，切割速度為1.5m/min，切割氣壓為0.6MPa，割炬高度為3mm，噴嘴孔徑為2.7mm，切割速度為0.6m/min，切割氣壓為0.6MPa，割炬高度為3mm。 
    由圖1表2可以看出，3號(hào)工件的切口質(zhì)量最佳，表面比較光潔，粗糙度值低，且熔渣較少；小電流切割薄板的切口質(zhì)量比大電流切割中厚板的切口質(zhì)量要好；當(dāng)電流減小時(shí)，切割面粗糙度變大，電弧切割能力下降，在切割工件中甚至出現(xiàn)割不透的現(xiàn)象，掛渣量增多；當(dāng)增大切割電流時(shí)，切割面斜度減小，割縫寬度明顯增大，工件的掛渣量顯著增多，切割面光潔度下降，表面粗糙度變大。 
   （2）切割速度的影響：切割速度一般由材料的厚度、材質(zhì)、熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率，以及熔化后的表面張力等因素來(lái)決定。切割速度快時(shí)，熔渣量雖然少，但附著的是難以剝落的熔渣。切割速度慢時(shí)，熔渣量雖然多，但熔渣容易剝落。由此可見(jiàn)，良好的切割質(zhì)量與切割速度是分不開(kāi)的。 
切割10mm鋼板時(shí)，設(shè)定切割速度設(shè)置如下表2所示，噴嘴孔徑為1.3mm，切割電流為80A，切割氣壓為0.6MPa；割炬高度為3mm。 
   （3）氣體流量：氣體流量要與噴嘴孔徑相適應(yīng)。氣體流量大，利于壓縮電弧，使等離子弧的能量更為集中，提高了工作電壓，有利于提高切割速度和及時(shí)吹除熔化金屬。但當(dāng)氣體流量過(guò)大時(shí)，會(huì)因冷卻氣流從電弧中帶走過(guò)多的熱量，反而使切割能力下降，電弧燃燒不穩(wěn)定，甚至使切割過(guò)程無(wú)法正常進(jìn)行。 
切割10mm鋼板時(shí)，設(shè)定切割氣壓如下表3設(shè)置，其它切割工藝參數(shù)設(shè)定如下：噴嘴孔徑為1.3 mm，切割電流為80A，切割速度為1.5m/min，割炬高度為3ram。 
   由圖3表4可以看出，3號(hào)工件的切割質(zhì)量最佳，其表面比較光潔粗糙度低。2號(hào)工件底部沒(méi)有掛渣，氣體壓力下降，電弧切割能力下降，使得切口質(zhì)量下降，表面粗糙度增大吹走而堆在底部，形成切口積瘤，如圖5號(hào)工件所示；氣壓過(guò)高時(shí)熔渣未能及時(shí)被，空氣流量會(huì)帶走一部分切割電弧熱量，再加上等離子電弧弧柱被吹散，使得電弧能量不能充分集中，減弱了其切割強(qiáng)度，使得切割質(zhì)量也稍微下降；總之，切割氣壓越高，割縫寬度越窄，切面斜度越小。 
   （4）噴嘴距工件高度：噴嘴距工件高度是等離子體切割的重要工藝參數(shù)，為使割縫均勻一致，該高度值在切割過(guò)程中必須保持不變。為了提高切割質(zhì)量，等離子體割炬頭高度必須隨被切割板材變形量的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證割炬頭到被切割板材的距離不變。切割10mm鋼板時(shí)，設(shè)定割炬高度設(shè)置如下表4所示，其它切割工藝參數(shù)固定如下：噴嘴孔徑為1.3 mm，切割電流為80A，切割速度為1.5m/min，切割氣壓為0.6MPa。 
   由表4圖4可以看出，但隨著割炬高度的增加，壓縮空氣的吹力逐漸減弱，氣流的沖擊力不足，使得割縫里的熔渣不能被充分吹走，因此工件底部掛渣量也會(huì)相應(yīng)增多；再者，從等離子射流的形態(tài)方面考慮，由于電弧直徑在噴出槍口后是向外膨脹的，增加割炬高度會(huì)使得擊穿工件的有效電弧直徑變大，因此割縫寬度也會(huì)隨著增大，同時(shí)，切面斜度也變大。 
    等離子弧切割參數(shù)耦合關(guān)系：我們選取不同厚度的鋼板，進(jìn)行切割實(shí)驗(yàn)，分別給予參數(shù)不同的取值范圍，從實(shí)驗(yàn)中獲取參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)。通選擇不同的切割速度，切割電流，切割氣壓，割炬高度等參數(shù)多次試驗(yàn)。試驗(yàn)分析可得： 
   （1）切割速度與切割氣壓關(guān)系。切割速度過(guò)高、氣壓過(guò)低時(shí)，切割面的傾斜度大。這是因?yàn)樗俣冗^(guò)快，弧柱嚴(yán)重后傾，割縫下半部熔化速度跟不上，所以切割的零件尺寸上平面尺寸小，下平面尺寸大。尤其是切割直角零件時(shí)，在拐角處的底部割縫成圓弧形。如果切割速度過(guò)低，氣壓過(guò)高則掛渣嚴(yán)重，不易清除，表面粗糙度也相對(duì)較差。如果切割速度合適，工作氣壓過(guò)高，弧柱的挺度和圓滑度受到破壞，切割能力下降，切割面的表面粗糙度也較差。 
   （2）切割電流與切割速度的關(guān)系。對(duì)于確定厚度的板材，切割電流越大，切割速度越快；但切割電流過(guò)大，易燒損電極和噴嘴，且易產(chǎn)生雙弧。對(duì)于確定的電極和噴嘴，一般依據(jù)板厚及切割速度選擇合適的切割電流，增加切割電流同樣能提高等離子弧的功率，但不能超過(guò)最大允許電流的限制，否則會(huì)使等離子弧柱變粗，割縫寬度增加，降低電極壽命。 
   （3）切割速度是切割過(guò)程中割炬與工件間的相對(duì)切割速度使切口表面粗糙不平直，使切口底部熔瘤增多，清理較困難，同時(shí)熱影響區(qū)及切口寬度增加。切割速度變更的大致基準(zhǔn)以元切割速度的80-120%為大致基準(zhǔn)提高弧柱電壓能明顯地增加等離子弧的功率，因而能提高切割速度和切割厚度。 
   實(shí)驗(yàn)中其他影響切割質(zhì)量的因素 
  （1）引起工件的刮渣和毛刺現(xiàn)象的原因很復(fù)雜。切割工件的速度過(guò)快或過(guò)慢；割嘴的老化和損壞，保護(hù)氣體的純度不夠或者氣體種類跟噴嘴材料不合適。 
  （2）鎢極與噴嘴的同心度，防止等離子弧和氣流動(dòng)力的對(duì)稱性被破壞。出現(xiàn)等離子弧偏吹，切口大小不對(duì)稱，以及雙弧現(xiàn)象。同時(shí)，通過(guò)縮小噴嘴孔尺寸而產(chǎn)生極度壓縮電弧，大大提高了等離子弧電流密度，等離子弧切割獲得了與激光產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)所需要的高能量密度。切口窄，切割面光滑且無(wú)掛渣，無(wú)需進(jìn)行二次處理，主要適用于精密切割及高速度低成本切割場(chǎng)合。 
   總之，對(duì)于空氣等離子切割機(jī)切割參數(shù)的選擇不是單一參數(shù)的確定，必須兼顧其他參數(shù)的影響。考慮參數(shù)之間的耦合效應(yīng)。切割不同厚度的鋼板時(shí)，需合理選擇不同的切割功率、切割速度和工作氣壓，才能得到較好的切割效果。
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