等离子切割技术：电弧启动、气体设置和引弧控制

1.0手电筒组件和功能

1.1等离子炬组件概述

等离子割炬是专为高温切割应用而设计的精密工具。它由几个关键部件组成，这些部件协同工作以产生和控制等离子弧：

• 拖曳防护罩——在拖曳切割操作期间保护喷嘴并与工件保持最佳距离。
• 固定杯——将喷嘴和电极牢固地固定到位，确保正确对准和电接触。
• 喷嘴——聚焦等离子弧并将高速喷射流导向被切割的材料，对切割质量起着关键作用。
• 电极——导电以产生等离子弧，并在运行过程中承受极端温度。
• 旋流环——为等离子气体引入旋流运动，稳定电弧并提高精度。
• 炬管主体——容纳所有内部组件，并提供符合人体工程学的操作、冷却以及与电源和供气系统的连接。

这些元件共同构成了可靠、高效的等离子炬系统，能够对各种导电材料进行干净、精确的切割。

2.0等离子切割中的起弧方法

等离子切割需要空气电离才能产生导电性并维持等离子弧。由于空气本身是良好的绝缘体，因此需要专门的启动方法。最常见的启动方法之一是高频启动，其流程分为三个步骤：

2.1引弧启动

割炬头内会产生高压高频火花，短暂地使空气电离。电离作用使空气具有导电性，从而在位于割炬头内部的电极和喷嘴之间形成引导弧。

2.2等离子射流形成

当电离空气（现在为等离子体）被强制通过喷嘴时，它会被喷向工件。这使得电弧从割炬延伸到工件，从而建立从电极到金属表面的电流路径。

2.3电弧向工件的转移

一旦系统检测到电流流向工件，就会断开电极和喷嘴之间的电气连接。此时，主切割电弧转移到喷嘴外部，从电极直接作用于材料，从而最大限度地减少喷嘴的磨损。

注意：虽然此方法简化了引弧过程并允许非接触式引弧，但也存在一些缺点。每次引弧都会消耗喷嘴，因此其寿命取决于引弧次数，而非切割时长。

电磁干扰（EMI）警告

高频电弧启动会产生电磁干扰，可能会损坏 PLC、CNC 控制器或 PC 等敏感设备。在存在此类设备的环境中，建议考虑采用其他电弧启动方法（例如，提升电弧或反吹启动），以避免出现操作问题。

3.0升力弧法（反吹启动）

升力弧或反吹启动是一种非高频方法，用于启动等离子弧而不产生电磁干扰，非常适合在敏感电子设备附近使用。

工作原理：

该方法涉及一个直流正极喷嘴和一个位于割炬内部的直流负极电极。电弧引发遵循四个机械和电气步骤：

3.1初次接触

静止状态下，电极与喷嘴物理接触，没有电弧。当操作员扣动扳机时，直流电流开始在电极和喷嘴之间流动。

3.2反吹分离

压缩空气（等离子气体）开始流入割炬。随着压力的增加，它会以机械方式将电极推离喷嘴，形成一个小间隙。这种突然的分离会产生电火花，使空气电离，从而引发等离子体的形成。

3.3引导弧的形成

当电极缩回时，在电极和焊炬内部的喷嘴之间建立了稳定的引导电弧。

3.4电弧转移到工件

当割炬靠近工件时，喷嘴与工件之间的电位差使引导电弧向外转移，形成从电极到材料表面的切割电弧。

3.5反吹启动法的优点

• 无高频干扰——可安全在 CNC 机器、PC 和 PLC 附近使用。
• 由于电弧磨损减少，喷嘴和电极的寿命更长。
• 机械简单、可靠的点火系统。

这种启动方法广泛应用于现代手持式和机械化等离子系统，这些系统中可靠性和无电磁干扰操作至关重要。

4.0引弧控制方法

在等离子切割系统中，引导弧在启动主切割弧方面起着关键作用。根据电源设计，引导弧行为可以是连续的，也可以是动态控制的。

4.1连续引导弧

一些电源在整个切割过程中保持引导弧处于活动状态，甚至在切割弧已经转移到工件之后。

优势：

非常适合切割金属网或有间隙的材料。当电弧在各段之间跳跃时，连续的引导电弧可确保无缝切割，不会出现电弧损失。

缺点：

始终保持引弧会导致消耗品（尤其是喷嘴和电极）的磨损增加，从而缩短其使用寿命。

4.2受控引导电弧（尖端保护模式）

更先进的系统可以自动控制引弧：

引导弧仅在电弧启动期间有效。

一旦切割弧建立，引导弧就会自动关闭。

此模式通常被称为“提示保护器”，因为它通过在不需要时停用引导弧来减少消耗品的磨损。

操作员选择

现代等离子系统可以提供可选模式：

膨胀金属模式：保持引导电弧持续开启 - 最适合穿孔或网状材料。

尖端保护模式：转移后关闭引导弧 - 非常适合实心板材切割，以最大限度延长耗材寿命。

通过允许操作员在这些控制模式之间进行选择，等离子切割系统可以适应不同的切割任务，平衡电弧稳定性和消耗品效率。

5.0手持式等离子炬切割技术

使用手持式等离子切割机时，主要有两种切割方法： 边缘开始 和 皮尔斯开始每种方法都有其特定的用途，具体取决于材料布局和切割设计。

5.1边缘启动

这 边缘启动 是尽可能的首选方法，因为它可以减少消耗品的压力并确保切割更干净。

• 如何执行：
  • 放置割炬，以便 喷嘴位于 边缘 工件。
  • 将手电筒保持在大约 与表面成 90°.
  • 开始画弧并沿着所需的切割线稳定移动。
• 准确性提示：
  • 使用 直尺指南，例如金属棒或角铁，以帮助保持直线路径。
  • 考虑使用 滚柱导轨以确保一致的防区距离。

边缘启动是实现更清洁的启动和延长消耗品寿命的理想选择。

5.2皮尔斯·斯塔特

⚠️ 穿孔会产生更多飞溅，并且易损件磨损更快。建议尽可能采用边缘起弧。

6.0等离子弧气刨技术

等离子弧气刨是一种用途广泛的技术，用于去除金属，而不是切割金属。它常用于 焊缝去除, 边缘准备， 和 焊缝不连续性的校正，并且可以在 所有职位.

6.1气刨设置

从切割切换到气刨时，通常需要 更换一些消耗品 在火炬中。 气刨尖 应该使用 - 它具有 更大的孔口（宽 3-4 倍） 比标准切割头更 将弧线向外推 并去除更多材料。

您可以使用：

一个 屏蔽杯体 结合 气刨防护帽 或 护盾偏转器， 或者

一个 一体式屏蔽杯 专为气刨而设计。

6.2正确的气刨技术

• 割炬角度：将割炬保持在 30°–40°至贱金属。
• 刨削深度：由 火炬 角度 和 行驶速度.
• 材料去除：避免一次性去除过多。使用 多次控制通行 以达到所需的深度和宽度。
• 参数控制:
  • 电流输出
  • 行驶速度
  • 防区距离
  • 导程角
  • 尖端尺寸

所有这些因素都会影响 凿痕的轮廓和深度.

6.3应用

• 移除 旧的、不完善的或有缺陷的焊缝
• 准备 U型槽 用于焊接
• 纠正 表面不连续性
• 创建 焊接通道 或者 救济区

6.4等离子切割的局限性

虽然等离子气刨既有效又精确， 氧乙炔切割 在某些情况下可能仍然是首选，特别是当：

• 切割 厚度超过 25 毫米（1 英寸）的钢型材
• 压缩空气或电力不可用
• 厚材料需要更快的吞吐量

氧燃料火炬运行 不受电力影响 并且在特定条件下在重型钢应用中的表现优于等离子。

7.0切割系统的等离子气体要求和空气供应指南

7.1电弧切割中的等离子气体

等离子弧切割需要精心选择气体，以确保电弧稳定性、切割质量和设备寿命。理想的 等离子气体 必须符合以下条件：

• 高电离电位– 使气体在高压下变得具有导电性。
• 高导热性– 有效地将热能传递至工件，实现更快、更干净的切割。
• 高原子量– 提供足够的动力 将熔融金属从切口中吹出，确保有效的物料分离。

7.2常见等离子气体：压缩空气

压缩空气 由于其成本效益和可用性而被广泛使用。由大约 80%氮气，满足电离和密度的基本要求。

主要考虑因素：

• 去除水分和油分：压缩空气必须清洁、干燥。使用 管路过滤器、干燥器或 分隔符 去除水和油蒸气，这些蒸气可能会损坏割炬或导致切割不稳定。
• 控制空气偏好： 这 最佳压缩源 空气 通常是系统的 控制空气，已经被过滤了。

7.3空气供应要求（典型指南）

⚙️ 提示： 如果您经常切割厚材料或频繁使用系统，请选择具有 等离子系统最低要求的 1.5–2 倍 以实现一致的性能。

7.4燃气管线和软管尺寸

为了保持足够的压力和容量：

• 使用 最小 10 毫米（3/8 英寸）内径（ID）软管或管道。
• 对于长度超过 12 米（40 英尺），增加到 最小内径 12 毫米（1/2 英寸）.

燃气管道尺寸不够可能会导致 压力下降、电弧质量差、切割性能下降。

7.5过滤和火炬保护

虽然许多等离子系统包括内置 调节器和空气过滤器，强烈建议添加额外的外部过滤。

• 为什么？ 水分和油或颗粒等污染物可能导致 内部电弧 割炬中，可能会损坏耗材或割炬主体本身。
• 良好做法： 安装 水分离器、微粒过滤器和聚结过滤器 在空气供应管线中实现最佳的焊炬保护。

通过使用清洁、适当加压的气体和适当的输送基础设施，您可以确保 更长的割炬寿命, 更好的切割质量， 和 更安全的操作 等离子切割系统。