9.2等离子弧切割与焊接(课件）- 《焊工工艺基础》同步教学（机械工业版）

第九章 其他焊接及切割方法 第二节 等离子弧切割与焊接 一、等离子弧的特点及产生原理 （一）等离子弧及其特点 1. 能量高度集中 等离子弧有很高的导电性，能承受很大的电流密度，故具有极高的温度；又因其截面很小，则能量高度集中。 2.极大的温度梯度 由于等离子弧的横截面积很小（直径一般小于 3mm)，从温度最高的中心到温度低的边沿，温度变化非常大，所以说其温度梯度极大。 3. 具有很强的吹力 等离子弧发生装置内通入的常温压缩气体，由于受到电弧的高温而膨胀，使气体压力增高，通过喷嘴细孔的气体流速甚至可超过声速，故等离子体具有较强的冲刷力。 4. 等离子弧呈中性 由于等离子弧中正离子和电子等带电粒子所带正、负电荷的数量相等，则整个等离子弧呈中性。 第二节 等离子弧切割与焊接 （二）等离子弧的产生原理 1. 机械压缩效应 如图9-13a 所示，当在钨极 1（负极）和焊件3（正极）之间加上一较高的电压，通过激发使气体电离形成电弧2，此时若弧柱在通过具有特殊孔型的喷嘴 4，并同时送入一定压力的工作气体时，使弧柱强迫通过细孔道，便受到了机械压缩，使弧柱截面积缩小，这就称机械压缩效应。 2. 热收缩效应 当电弧通过水冷却的喷嘴，同时又受到外部不断送来的高速冷气流（如氮气、氩气等）的冷却作用，弧柱外围受到强烈冷却，使其外围的电离度大大减弱，电弧电流只能从弧柱 第二节 等离子弧切割与焊接 中心通过，即导电截面进一步缩小，这时电弧的电流密度急剧增加，这种作用就称为热收缩效应，如图9-136 所示。 3. 磁收缩效应 带电粒子在弧柱内的运动，可看成是电流在一束平行的导线内移动，由于这些“导线”自身的磁场所产生的电磁力，使这些“导线〞相互吸引，因此产生磁收缩效应。 第二节 等离子弧切割与焊接 （三）等离子弧的类型 1. 非转移弧 非转移弧是在电极与喷嘴之间建立的等离子弧，如图9-15a所示。 2. 转移弧 转移弧是在电极与焊件之间建立的等离子弧，如图9-15b 所示。 3. 联合弧 联合弧是转移弧和非转移弧同时存在的等离子弧，如图9-15e 所示。 第二节 等离子弧切割与焊接 二、等离子弧的电源、电极及工作气体 （一）等离子弧的电源 （二）等离子弧的电极 （三）等离子弧的工作气体 第二节 等离子弧切割与焊接 三、等离子弧切割 （一）等离子弧切割的原理及其特点 1. 等离子弧切割的基本原理 等离子弧切割是以高温高速的等离子弧为热源，将被切割的金属或非金属局部熔化，同时用高速气流将已熔化的金属或非金属吹走而形成狭窄切口的一个过程。 1）切口上部的等离子弧柱中的辐射能量。 2）切口中间部分的阳极斑点（焊件接正极）的能量。 3）切口下部的等离子焰的热传导能量（图9-16），其中以阳极活性斑点的能量对切口的热作用最强烈。 2. 等离子弧切割的特点 （1）可切割任何黑色或有色金属 等离子弧可以切割各种高熔点金属及其他切割方法不能切割的金属，如不锈钢、耐热钢、钛、 第二节 等离子弧切割与焊接 银、钨、铸铁、铜、铝及其合金等。 （2）可切割各种非金属材料 当采用工件不接电的等离子弧时，还能切割各种非导电材料，如耐火砖、混凝士、花岗石、碳化硅等。 （3）切割速度快、生产率高 在目前采用的各种切割方法中，等离子弧切割的速度比较快，生产率比较高。 （4）切割质量高 等离子弧切割时，能得到比较狹窄、光洁、整并、无粘渣、接近于垂直的切口，而且切口的变形和热影响区较小，其硬度变化也不大。 （二）等离子弧切割设备 1. 等离子弧切割设备的组成 2. LG 400—2型等离子弧切割机 （1）构造 LG 400—2 型等离子弧切割机主要由控制箱、切割小车（含自动等离子弧割炬）、手工割枪及切割电源（ZXG2—400 型）等部分组成。 第二节 等离子弧切割与焊接 1）控制箱：控制箱内装有自动和手动切割电路、气路和冷却水路系统控制用的各种电器元件，面板上装有电源开关、电源和冷却水的指示灯、控制电源和小车电动机的熔断丝、气流调节开关旋钮以及高频调试开关等。 2） 自动切割小车：自动切割小车由小车、割枪及调节机构和装于小车上的电器控制元件等组成。 3）割枪：割枪是产生等离子弧的装置，一般由上枪体、下枪体和喷嘴三部分组成。 4） ZXG2-400 型切割电源：ZXG2— 400型硅整流电源具有陡降的外特性，并能稳定地调节电弧电流。 5）气路和水路系统：枪体内通入的冷却气体除了起压缩电弧的作用外，还可以使电极不被氧化并且不烧坏喷嘴，因此切割时 第二节 等离子弧切割与焊接 必须保证气路畅通。 （2）电气控制系统 对电气控制系统有如下的要求： 1） 能提前输送及滞后停送气体，以防止钨极氧化。 2） 电弧引燃后，高频振荡器会立即自行断开。 3） 主气流（切割气流）能够随着主电弧的逐渐形成而缓慢