数控等离子切割数控技术的应用与工艺控制

　　3.1 等离子切割 功率密度

　　等离子切割 喷嘴均加强了冷却效果，使用了较长的孔道长度、较小的喷嘴孔径，这样可以得到高压缩性的等离子弧切割电弧，增大电弧的功率密度，增加喷嘴有效断面内通过的电流。但同时电弧的功率损失也会因压缩而加大，所以，相比电源输出的功率，实际用于切割的有效能量要小，一般损失率在25％-50％之间，如水压缩等离子弧切割这些方法的能量损失率会更大，应该在进行切割成本的经济核算或切割工艺参数设计时考虑这个问题。

　　3.2 喷嘴高度

　　它组成了整个弧长的一部分，指切割表面和喷嘴端面的距离。一般采用陡降或恒流为特征的电源进行等离子弧切割，电流变化随喷嘴高度增加而变小，会增加弧长，增大电弧电压，增大功率消耗。同时也会增长暴露在环境中的弧长，增多弧柱损失的能量。两个因素综合作用时，后者往往会完全抵消前者的作用，减小有效的切割能量，导致切割能力降低。再者，从等离子射流的形态角度来考虑，在离开枪口后射流直径是朝外膨胀的，增加喷嘴高度一定导致切口宽度加大。因此，对提高切割质量和切割速度而言，尽量选用小的喷嘴高度是有好处的，不过，喷嘴高度过低可能会出现双弧现象。使用陶瓷外喷嘴能够设喷嘴高度为零，且得到良好的效果。

　　3.3 工作气体与流量

　　一般要依据切割材料的切割方法、厚度和种类来选择适当的工作气体，工作气体包含辅助气体和切割气体，某些设备还需要起弧气体。切割气体既要保证去除切口中的氧化物和熔融金属，又要保证等离子射流的形成。过小的气体流量会使切割的深度变浅，使等离子弧失去应有的挺直度，过大的气体流量会使射流的长度变短，带走更多的电弧热量，造成电弧不稳和切割能力下降。目前的等离子弧切割机控制流量大多靠气体压力来进行， 当枪体孔径不变时，通过控制气体压力来控制流量 除依据设备厂商提供的数据选择，要通过实际切割试验来确定从而进行具体控制。

　　3.4 电弧电压

　　通常认为切割电压就是电源正常输出电压。通常等离子弧切割机有较高的工作电压和 载电压，在采用如空气、氢气或氮气等电离能高的气体时，使等离子弧稳定需要的电压会更高。当电流不变时，电压的提高意味着切割能力的提高和电弧焓值的提高。假如在提高焓值的同时，加大气体的流速并减小射流的直径，就能够获得更好的切割质量和更快的切割速度。

　　3.5 切割速度

　　可用试验来确定或按照设备说明选定最佳切割速度范围，因为材料熔化后的表面张力、热导率大小、熔点高低、材质不同以及厚薄度等因素，切割速度也相应的变化。主要体现为：

　　1)当速度特别低时， 电弧甚至会因为切口过宽而熄灭。所以， 良好的切割速度与切割质量是分不开的。

　　2)如果切割速度过低， 因为切割处为等离子弧的阳极，阳极区或阳极斑点为了稳定电弧自身一定会把传导电流地方在离电弧最近的切缝附近找到， 同时会传递更多的热量给射流的径向，从而让切口变宽，在底缘聚集且凝固切口两侧熔融的材料，造成难以清理的挂渣，而且因加热熔化过多切口上缘会形成圆角。

　　3)过快的切割速度会使切割的线能量比所需的量值低，不能快速使切缝中射流立即吹掉熔化的切割熔体而形成较大的后拖量，切口表面质量会伴随着切口挂渣而下降。

　　4)适当的提高切割速度可以改善切口质量， 即减小变形，切口表面更平整，切口略微变窄。

　　3.6 切割电流

　　切割能力即切割的速度和厚度，直接受它决定，它是最重要的切割工艺参数，造成的影响：

　　1)要根据材料的厚度在切割前对相应的喷嘴和切割电流进行正确选用。切割电流过大会使喷嘴过早地损伤，喷嘴热负荷增大，使切割质量下降，甚至不能正常切割。

　　2)切割电流加大就使电弧直径增加，切口变宽且电弧变粗。

　　3)切割电流加大会使电弧能量增加， 提高切割能力， 增大切割速度。

4 结束语

　　我国数控等离子切割技术随着制造业的蓬勃发展也即将进入良性的发展。与国外同类产品水平相比，我国数控等离子切割在基本功能上已达到同等水平，不过还有很长的路要走才能完全达到或超出国外水平。国内各科研单位和企业应注重企业间的横向合作，加大科研力度，形成优势互补，同时在如下方面进一步努力提高：1)网络互联功能。2)人机对话界面友好，适合切割下料工人操作。3)对经济可靠、适合我国国情的数控等离子切割设备进行积极的开发 4)应进一步提高等离子电源的稳定性。5)应对等离子生产和理论研究的相关转换进行加强。