等離子弧切割工藝參數(shù)主要有:切割電流、空載電壓、切割速度、氣體流量、噴嘴至割件的距離、鎢極內縮量割炬角度、鎢棒端部形狀等。
1. 切割電流
切割電流直徑影響切割金屬的厚度和切割速度,由于切割電流受噴嘴孔徑和電極的限制,所以不能大幅度地提高,為了提高電弧功率,可通過增加切割電壓來實現(xiàn),這樣不會降低噴嘴的使用壽命。對于非氧化性氣體等離子弧切割時,可參照下式選用:
l=(70~100)d
式中:I -切割電流,A;
d - 噴嘴孔徑,mm.
2. 空載電壓和切割電壓
切割電壓是切割過程中最主要的工藝參數(shù)之一,但它不是一個獨立的工藝參數(shù),它除與電源空載電壓大小有關外,還取決于工作氣體的種類和流量、噴嘴的結構、噴嘴與工件間的距離和切割速度等。這些參數(shù)確定后,切割電壓就自然確定。如氣體流量增加、噴嘴與工件的距離加大,都會使切割電壓相應升高。
空載電壓與使用的工作氣體的電離度相關,根據預定使用的工作氣體種類和切割厚度,在切割電源設計時已確定。但它會影響到切割電壓。
一般來說,工作電壓高,電弧功率大,切割能力也就高。國內在切割厚度大的不銹鋼時,常采用提高切割電壓,而不借助增大切割電流的方法。但電壓高,特別是手工切割時,存在安全問題。
3. 切割速度
切制速度不僅是反映切割生產率的一個重要指標,而且極大地影響著切割質量。切割速度過大,割件不能割穿;切割速度過慢,不但降低生產率,而且粘渣增加,易出現(xiàn)割縫表面粗糙等缺陷,割件變形也大。
不同切割速度對切割質量的影響見表3-26.
4. 氣體流量
要與噴嘴孔徑相適應。增加氣體流量既能提高工作電壓,又能增強對電弧的壓縮作用,使等離子弧的能量更加集中,有利于提高切割速度和切割質量。但氣體流量過大時,反而會使切割能力減弱。這是因為部分電弧熱量被冷卻的氣流帶走,使熔化金屬的熱量減少;過大的氣體流量還會使電弧不穩(wěn)定,使切割過程不能正常進行。
5. 噴嘴至割件的距離
在電極內縮量一定時(通常為2~4mm),噴嘴至割件的距離一般為6~8mm,當工件厚度較大時,可以增加到10~15mm.距離過大,會影響電弧功率的有效利用,使切割能力降低,割縫變寬;距離過小,雖然功率得到充分利用,但操作控制較難。
6. 工作氣體種類
等離子弧切割最常用的氣體為氮氣、氫氣、氬氣、氮氣+氫氣等,空氣等離子弧切割采用壓縮空氣或離子氣為常用氣體,而外噴射為壓縮空氣。水再壓縮等離子弧切割采用常用氣體為工作氣體,外噴射為高壓水。
氮氣既經濟又能保證質量,適合切割液態(tài)流動性差的不銹鋼,切割用氮氣純度不低于99.5%.
氬氣容易熱電離,使電弧燃燒穩(wěn)定,但價格高。適合切割薄板,純度要求在95%以上。
不銹鋼小電流空氣等離子弧切割工藝參數(shù)見表3-27.
不同種類氣體切割不銹鋼的切割規(guī)范見表3-28.
7. 鎢極內縮量
鎢極內縮量是生產實踐中發(fā)現(xiàn)的,它是等離子弧切割中一個非常重要的參數(shù),這個數(shù)值一般用ΔLy表示,如圖3-4所示。
ΔLy的大小對切割效率、電極燒損等都有很大的影響,如ΔLy太小而電極縮進噴孔時,由于氣體流量的沖擊以及在高溫下氣體和電極的化合作用會使電極燒損嚴重,導致等離子弧不穩(wěn)定,壓縮效果差,切割穿透力差,甚至使切割無法進行。如果ΔLy太大,電弧不夠穩(wěn)定,易產生“雙弧”,使切割能力減弱。電極端頭在噴嘴內的適當位置(如用LG-400-1等離子弧切割機的割炬進行切割時)Ly為8~10mm較合適,Ly=L?+ΔLy,其中L?為噴嘴孔道長度,ΔLy=2~4mm.焊工在切割前應參考該數(shù)據去安裝電極。
8. 割炬的角度
為保證切割不發(fā)生偏斜,切口光滑,在割口底面不造成熔瘤,應在整個切割過程中,割炬與割縫平面保持垂直。為了提高切割質量和生產率,可將割炬在所在平面內向與切割方向相反的方向傾斜一個角度(一般為0°~45°),如圖3-5所示。當采用小功率切割薄板時,其角度可大些,而采用大功率切割厚板時,其角度可小一些。
9. 鎢棒端部形狀
電極端部的形狀影響電弧的穩(wěn)定性,電極端部磨成一定的角度所產生的焰流要比平面形狀時穩(wěn)定,通常是把鎢棒端部磨成一角度,如圖3-6所示。