数控等离子切割机质量切割五大参量研究
发表时间:2019-10-08 00:41:02 作者:雕刻机

数控等离子切割机质量切割五大参量研究

  数控等离子切割机的加工质量对于企业生产具有十分重要的意义,在目前等离子切割所应用的多个领域中,对于精度及坡口斜度的改进将为企业的二次加工带来显著效益,武汉嘉倍德科技在多年的数控等离子切割机设备研发及相关工艺技术改进过程中,总结了影响等离子切割质量的五项重要参量,为方便用户深入了解这五大参量对于数控等离子切割机加工质量的改进与实际操作,下面我们将分别予以介绍。

一、数控等离子切割机工作气体
  数控等离子切割机工作气体与流量是影响切割质量效果的一项主要参数,目前所普遍采用空气等离子切割仅为众多工作气体中的一类,概因使用成本相对较低而得到广泛普及,但从加工效果来说的确有所欠缺,我们所指的数控等离子切割机工作气体包括切割气体和辅助气体,有些设备还要求起弧气体,通常要根据切割材料的种类,厚度和切割方法来选择合适的工作气体。切割气体既要保证等离子射流的形成,又要保证去除切口中的熔融金属和氧化物。过大的气体流量会带走更多的电弧热量,使得射流的长度变短,导致切割能力下降和电弧不稳;过小的气体流量则使等离子弧失去应有的挺直度而使切割的深度变浅,同时也容易产生挂渣;所以气体流量一定要与切割电流和速度很好的配合。现在的等离子弧切割机大多靠气体压力来控制流量,因为当割炬孔径一定时,控制了气体压力也就控制了流量。切割一定板厚材料所使用的气体压力通常要按照客户提供的数据选择,若有其它的特殊应用时,气体压力需要通过实际切割试验来确定。
  最常用的工作气体有:氩气、氮气、氧气、空气以及H35、氩-氮混合气体等。
  1. 空气中含有体积分数约78%的氮气,所以利用空气切割所形成的挂渣情况与用氮气切割时很想像;空气中还含有体积分数约21%的氧气,因为氧的存在,用空气的切割低碳钢材料的速度也很高;同时空气也是最经济的工作气体。但单独使用空气切割时,会有挂渣以及切口氧化、增氮等问题,而且电极和喷嘴的寿命较低也会影响工作效率和切割成本。
  2. 氧气可以提高切割低碳钢材料的速度。使用氧气进行切割时,切割模式与火焰切割很想像,高温高能的等离子弧使得切割速度更快,但是必须配合使用抗高温氧化的电极,同时对电极进行起弧时的防冲击保护,以延长电极的寿命。
  3. 氢气通常是作为辅助气体与其它气体混和作用,如著名的气体H35(氢气的体积分数为35%,其余为氩气)是等离子弧切割能力最强的气体之一,这主要得利于氢气。由于氢气能显著提高电弧电压,使氢等离子射流有很高的焓值,当与氩气混合使用时,其等离子射流的切割能力大大提高。一般对厚度70mm以上的金属材料,常用氩+氢作为切割气体。若使用水射流对氩+氢气等离子弧进一步压缩,还可获得更高的切割效率。
  4. 氮气是一种常用的工作气体,在有较高电源电压的条件下,氮气等离子弧有较好的稳定性和比氩气更高的射流能量,即使是切割液态金属粘度大的材料如不锈钢和镍基合金时,切口下缘的挂渣量也很少。氮气可以单独使用,也可以同其它气体混和使用,如自动化切割时经常使用氮气或空气作为工作气体,这两种气体已经成为高速切割碳素钢的标准气体。有时氮气还被用作氧等离子弧切割时的起弧气体。
  5. 氩气在高温时几乎不与任何金属发生反应,氩气等离子弧很稳定。而且所使用的喷嘴与电极有较高的使用寿命。但氩气等离子弧的电压较低,焓值不高,切割能力有限,与空气切割相比其切割的厚度大约会降低25%。另外,在氩气保护环境中,熔化金属的表面张力较大,要比在氮气环境下高出约30%,所以会有较多的挂渣问题。即使使用氩和其它气体的混合气切割也会有粘渣倾向。因此,现已很少单独使用纯氩气进行等离子切割。

二、数控等离子切割机加工速度
  除了工作气体对切割质量有影响外,切割速度对数控等离子切割机的加工质量影响也是很重要的。切割速度:最佳切割速度范围可按照设备说明选定或用试验来确定,由于材料的厚薄度,材质不同,熔点高低,热导率大小以及熔化后的表面张力等因素,切割速度也相应的变化。主要表现:
  1. 切割速度适度地提高能改善切口质量,即切口略有变窄,切口表面更平整,同时可减小变形。
  2. 切割速度过快使得切割的线能量低于所需的量值,切缝中射流不能快速将熔化的切割熔体立即吹掉而形成较大的后拖量,伴随着切口挂渣,切口表面质量下降。
  3. 当切割速度太低时,由于切割处是等离子弧的阳极,为了维持电弧自身的稳定,阳极斑点或阳极区必然要在离电弧最近的切缝附近找到传导电流地方,同时会向射流的径向传递更多的热量,因此使切口变宽,切口两侧熔融的材料在底缘聚集并凝固,形成不易清理的挂渣,而且切口上缘因加热熔化过多而形成圆角。
  4. 当速度极低时,由于切口过宽,电弧甚至会熄灭。由此可见,良好的切割质量与切割速度是分不开的。

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