影響等離子切割精度的 5 個因素

最後更新日期: 2022-05-20 透過 7分鐘閱讀

影響等離子切割精度的 5 個因素

影響等離子切割精度的 5 個重要因素,讓我們開始學習使用等離子切割機獲得更好等離子切割的因素,包括工作氣體、切割速度、切割電流、噴嘴高度和電弧功率。

等離子切割

1.工作氣體

工作氣體和流量是影響切割品質的主要參數。目前普遍使用的空氣等離子切割只是眾多工作氣體中的一種。由於使用成本相對較低而被廣泛使用。效果確實有所欠缺。工作氣體包括燃氣和輔助氣體。有些設備還需要起弧氣體。通常,根據切割材料的類型、厚度和切割方法選擇合適的工作。氣體。氣體不僅要確保等離子射流的形成,還要確保切割中的熔融金屬和氧化物被去除。過多的氣流會帶走更多的電弧熱量,使噴射長度變短,導致切割能力下降,電弧不穩定;氣體流量太小會導致等離子弧失去直線性而產生切割。深度變淺,也容易產生爐渣;因此,氣體流量必須與切割電流和速度良好匹配。目前的 等離子切割機 大多數是依靠氣體壓力來控制流量,因為當炬管孔徑固定時,氣體壓力也控制流量。用於切割一定厚度材料的氣體壓力通常根據客戶提供的數據來選擇。若有其他特殊用途,氣體壓力需依實際切割試驗來決定。

最常用的工作氣體有:氬氣、氮氣、氧氣、空氣、H35、氬氮混合氣體等。

A、空氣中含有約78%體積的氮氣,因此空氣切割形成的熔渣與用氮氣切割時形成的熔渣非常相似;空氣中還含有約 21% 體積的氧氣。由於氧氣的存在,採用空氣來切割低碳鋼材料的速度也很高;同時空氣也是CNC等離子切割機最經濟的工作氣體。但單獨使用空氣切割時,會出現掛渣、切口氧化、增氮等問題,電極和噴嘴壽命較低也會影響工作效率和切割成本。

B. 氧氣可以提高切割低碳鋼材料的速度。使用氧氣進行切割時,切割方式與 火焰切割。高溫高能量的等離子弧使切割速度更快,但必須使用抗高溫氧化的電極,同時保護電極免受起弧時的衝擊,以延長電極壽命。

C.通常使用氫氣作為輔助氣體與其他氣體混合。例如我們熟知的H35氣體(氫氣體積分數為35%,其餘為氬氣)是等離子弧切割能力最強的氣體之一,主要得益於氫氣。由於氫氣可以顯著提高電弧電壓,因此氫等離子噴流具有較高的焓值。當與氬氣混合時,其等離子射流切割能力大大提高。一般情況下,對於厚度超過 70mm,常用氬氣+氫氣作為切割氣體。如果採用水柱進一步壓縮氬+氫等離子弧,還可獲得更高的切割效率。

D.氮氣是常用的工作氣體。在較高電源電壓的條件下,氮氣等離子弧比氬氣具有更好的穩定性和更高的噴射能量,即使在切割液態金屬黏度較大的材料如不銹鋼和鎳基合金時,切口下邊緣的熔渣量也很少。氮氣可以單獨使用,也可以與其他氣體混合使用。例如,自動切割時常使用氮氣或空氣作為工作氣體。這兩種氣體已成為碳鋼高速切割的標準氣體。有時也會使用氮氣作為氧等離子弧切割的起始氣體。

E.氬氣在高溫下幾乎不與任何金屬反應,氬氣等離子弧非常穩定。而且所使用的噴嘴和電極的使用壽命較長。但氬氣等離子弧電壓較低,焓值不高,切割能力有限。與空氣切割相比,切割厚度將減少約25%。另外,在氬氣保護環境下,熔融金屬的表面張力較大,約為 30% 高於氮氣環境下,因此會出現更多的掛渣問題。即使用氬氣和其他氣體的混合氣進行切割,也會有黏附熔渣的趨勢。因此,現在很少單獨使用純氬氣進行等離子切割。

2. 等離子切割速度

除了工作氣體對切割品質的影響外,切割速度對數控等離子切割機械加工品質的影響也非常重要。切割速度:最佳切割速度範圍可根據設備說明選擇或實驗確定。由於材料的厚度、材料的熔點、導熱係數和熔化後的表面張力不同,切割速度也相應。種類。主要性能:

A、適度提高切割速度可提高切割質量,即切口稍窄,切割面更光滑,可減少變形。

B、切割速度太快,導致切割線能量低於要求值。切縫內的噴流不能立即快速吹走熔融的切割熔體而形成大量的尾曳阻力。衰退。

C、當切割速度太低時,由於切割處是等離子弧的陽極,為了保持電弧本身的穩定性,數控光斑必然要在離電弧最近的切縫附近尋找傳導電流,而射流的徑向會傳遞更多的熱量,從而使切口變寬。切口兩側的熔融材料在底部邊緣聚集並凝固,形成不易清理的熔渣,切口的上緣受熱熔化形成圓角。

D、當速度極低時,甚至會因切口過寬而滅弧。由此可見,良好的切割品質與切割速度是密不可分的。

3. 等離子切割電流

切割電流是重要的切割製程參數,它直接決定切割的厚度和速度,即切割能力,影響等離子切割機正確使用等離子切割機進行高品質的快速切割,切割製程參數必須深刻理解和掌握。

A.隨著切割電流的增加,電弧能量增加,切割能力增加,切割速度也相應增加。

B、隨著切割電流的增大,電弧直徑增大,電弧變粗,使切口變寬。

C、切割電流過大,噴嘴熱負荷增大,噴嘴過早損壞,切割品質自然下降,甚至無法進行正常切割。

等離子切割前選擇電源時,不能選擇太大或太小的電源。對於太大的電源來說,考慮切割成本是一種浪費,因為這麼大的電流根本無法使用。還有,因為節省切割成本預算,在選擇等離子電源時,電流選擇太小,以至於在實際切割時不能滿足自己的切割要求,這對數控切割機本身是一個很大的傷害。 Gabortech提醒您根據材料的厚度選擇切割電流和相應的噴嘴。

4. 噴嘴高度

噴嘴h8是指噴嘴端面到切割面的距離,它構成整個弧長的一部分。等離子弧切割一般採用恆定電流或陡降外接電源。噴嘴h8增大後,電流變化不大,但會增加電弧長度,造成電弧電壓升高,增加電弧功率;但同時隨著暴露在環境中的電弧長度的增長,電弧柱損失的能量也隨之增加。

在2個因素綜合作用的情況下,前者的作用往往被後者完全抵消,但有效切削能量會減少,導致切削能力下降。通常表現為切割射流吹力減弱,切口下部殘渣增多,上邊緣過熔,產生圓角。另外,考慮等離子噴流的形狀,噴射直徑在離開割炬口後會向外擴展,噴嘴h8的增加必然導致切口寬度的增加。因此選擇盡可能小的噴嘴h8有利於提高切割速度和切割品質。但當噴嘴h8過低時,可能會造成雙弧現象。採用陶瓷外噴嘴可使噴嘴h8調為零,即噴嘴端面直接與被切割面接觸,可獲得良好的效果。

5. 電弧電源

為了獲得高壓縮性的等離子弧切割電弧,切割噴嘴採用較小的噴嘴孔徑、較長的孔長以及加強冷卻效果,這樣可以增大通過噴嘴有效截面的電流,即電弧的功率密度增大。但同時,壓縮也會增加電弧的功率損失。因此實際用於切割的有效能量小於電源輸出的功率。損失率一般在25%至 50%。有些方法如水壓縮等離子弧切割的能量損失率會較大,在進行切割製程參數設計或切割成本經濟計算時應考慮此問題。

工業上所用的金屬板厚度大多在 50mm。在此厚度範圍內採用傳統等離子弧進行切割,往往會產生大切口和小切口的現象,而且切口的上緣也會造成切口尺寸精度的下降和增加後續的加工量。採用氧、氮等離子弧切割碳鋼、鋁、不鏽鋼時,當板材厚度在10~ 25mm,通常材料越厚,端刃的垂直度越好,刃口的角度誤差為1度~4度。當板厚小於 1mm,隨著板材厚度的減小,切口角度誤差由3°~4°增加至15°~25°。

一般認為,造成這種現象的原因是由於等離子射流熱輸入在切割面上的不平衡,即等離子弧的能量釋放在切口上部比下部更多。這種能量釋放的不平衡與等離子弧的壓縮程度、切割速度、噴嘴與工件之間的距離等許多製程參數密切相關。增加電弧的壓縮度可以延長高溫等離子射流,形成更均勻的高溫區域,同時提高噴流的速度,可以減少上下切口的寬度差。然而,傳統噴嘴的過度壓縮往往會導致雙電弧,這不僅會消耗電極和噴嘴,使製程無法進行,還會導致切割品質下降。另外,速度過高、噴嘴h8過高都會加大切口上下寬度的差異。

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