本指南概述了等离子弧焊接（PAW）和等离子弧切割（PAC）的原理、设备组成、操作方法、典型应用和技术优势，旨在帮助制造商和技术专业人员更深入地了解该工艺，提高生产效率。
1.0等离子弧焊（PAW）
1.1等离子焊枪：
等离子焊炬是等离子弧焊系统的核心部件。其内部结构包括钨电极、铜喷嘴、水冷系统和气体通道。由于焊接过程中温度极高，焊炬必须配备有效的冷却装置（通常是水循环系统），以防止过热和损坏。手持式焊炬体积相对较大，主要用于固定式装置，需要电极和喷嘴的同轴度精确对准。
1.2等离子焊接气体：
常见的等离子气体及其应用包括：
- 纯氩：适用于碳钢、钛、锆。
- 氩气+5–15%氢气：用于不锈钢、镍合金和铜合金；提高电弧温度和焊接深度。
- 氩气+≥40%氦气：用于高热量需求焊接；提高电弧温度但缩短喷嘴寿命。
保护气体（例如氩气、氦气或它们的混合物）用于保护焊接池免受氧化。
- 保护气体：与 TIG 焊接中使用的相同。
- 保护气体流量：10-30 l/min。
- 背面吹扫：与 TIG 相同，锁孔焊接也需要。
1.3等离子弧焊的类型：
根据目前的范围和应用，PAW 分为：
- 微等离子（0.1–15A）：适用于小型部件的精密焊接。
- 中等电流（15–200A）：涵盖大多数常规焊接任务。
- 深孔等离子（>100A）：专为厚截面深熔焊接而设计。
1.4转移弧模式：
在此模式下，电弧在电极 (-) 和工件 (+) 之间建立，使工件成为电路的一部分。
主要特点：
- 能量密度高，适合高速焊接和厚材料。
- 电弧直接接触工件，集中热量输入。
- 常用于焊接钢、铝、铜和钛。
1.5非转移弧模式：
此时，电弧在电极 (-) 和喷嘴 (+) 之间形成，而不涉及电路中的工件。
主要特点：
- 热量通过喷嘴发射出的等离子射流传递。
- 适用于焊接薄材料或加工非导电工件。
- 常见于切割操作和表面应用，如堆焊。
2.0等离子弧切割（PAC）
等离子弧切割简介：
等离子弧切割的工作原理是将高温等离子射流引导到工件上，熔化材料并将其吹走以实现切割。
- 适用于切割不锈钢、铝和有色金属。
- 等离子气体速度极高；电弧温度可达20,000°C。
- 切割会产生强烈的噪音；水下切割可以降低噪音水平。
- 常见气体包括氮气、氩气、氦气及其混合物。
2.1等离子切割：
等离子切割无需预热。高温电弧瞬间熔化材料，高速气体喷射去除熔融金属。
- 氧化空气等离子：在切割过程中加入氧气，提高切割速度。
- 气体选择：根据材料选择空气、氮气、氩氢、氮氢混合气。
- 应用：适用于不锈钢、铝和薄碳钢板。
- 保护气体：根据应用需要使用。
2.2等离子弧切割系统：
完整的等离子切割系统通常包括：
- 电源：直流输出，通常为50-350A，开路电压约为80V。
- 高频起弧器。
- 水冷装置。
- 等离子炬。
- 等离子气体供应和可选的外部保护气体。
2.3等离子弧炬的组成部分：
关键火炬部件包括：
- CW：喷嘴和电极的冷却水
- P：等离子气体；根据材料类型而变化
- SG：辅助保护气体
- TE：钨电极
- OSR：外屏蔽陶瓷；防止双电弧
- R：电阻；限制引弧电流
- ESB：电极后退距离
- NC：喷嘴结构
- CO：孔口结构；提高气体速度
- SO：间隔距离；约 6 毫米
- MP：多孔设计；塑造等离子弧
- HP：高频放电；引发电弧点燃
- N:铜喷嘴
2.4Real-world Applications
- 一个 等离子管道切割机 handles φ20–φ219 mm round pipe, enabling single-cycle intersection-line and hole cutting with portable CNC systems.
- A full-size 数控等离子火焰切割机 (gantry type) supports sheet sizes 0.8–160 mm, offering automated kerf compensation and dual-drive gantry for precision.
2.5等离子弧切割的切割速度：
切割速度直接影响质量和效率。
- 太慢：会导致切口变宽并增加炉渣堆积。
- 太快：可能导致切割不完整和飞溅过多。
切割速度应与电流、喷嘴尺寸和材料厚度相匹配。
CNC 系统可实现精确的速度控制以获得一致的结果。
| 材料 | 厚度 毫米 |
当前的 安培 |
切割 速度 毫米/分钟 |
气体 |
| 铝 | 1.5 5.0 12.0 25.0 |
40 50 400 400 |
1200 1500 3750 1250 |
氢/氨 氢/氨 氢/氨 氢/氨 |
| 不锈钢 18/8 |
2 5 12 25 |
50 100 380 500 |
1600 2000 1500 625 |
氢/氨 氢/氨 氢/氨 氢/氨 |
2.6等离子弧切割的通用设置：
推荐的常规设置包括：
- 对准电极和喷嘴以保持电弧稳定性。
- 保持喷嘴和工件之间的距离约为 6 毫米。
- 根据被切割的材料选择气体类型和压力。
- 控制电弧强度并避免双弧情况。
模式切换功能：
膨胀金属模式： 切割膨胀金属时根据需要自动重新启动引导弧。
切割模式（板材/金属片）： 用于实心板材或片材；延长消耗品寿命。
气刨模式/非转移电弧： 适用于气刨任务或需要非转移电弧的应用。
3.0等离子弧切割手持割炬的操作
3.1手持割炬操作：边缘启动
边缘启动是手动等离子切割中最常用的方法。
- 步骤 1：火炬定位： 使割炬喷嘴直接接触或靠近工件边缘。
- 步骤 2：电弧启动： 启动弧线并短暂暂停以完全穿透边缘。
- 步骤3：切割： 电弧穿透后，开始沿着所需的切割路径移动。保持一致的速度和角度。割炬应保持垂直或略微向后倾斜（10-15°），以利于熔渣喷出。
3.2手持割炬操作：穿孔技术
切割中厚板时，穿孔是一项关键操作。
- 薄材料（<2 毫米）： 以 15–30° 的角度开始画弧，然后旋转至垂直位置。
- 厚材料（≥2毫米）： 在电弧启动期间保持至少 12 毫米的间隔距离；穿透后降低至切割高度。
注意：穿孔过程中的金属飞溅可能会损坏喷嘴和电极 - 请采用适当的距离和角度控制。
穿孔程序：
步骤 1：火炬定位： 将割炬保持在距工件表面约 1/8 英寸（3 毫米）的位置。
步骤2：焊枪点火和角度调整： 握住焊炬并将其保持在一个很小的角度，然后当电弧稳定时将其旋转至直立。
步骤3：穿孔和切割： 当火花从底部喷出时，表示电弧已完全穿透材料。之后立即继续切割。
3.3手持割炬操作：气刨技术
刨削通常用于去除焊缝或背面焊缝准备。
- 使用专用的凿孔喷嘴和防护罩附件。
- 保持约 12 毫米的电弧起始距离。
- 将割炬倾斜 20–40°，并在行进过程中进行稳定的左右运动，以控制凹槽的宽度和深度。
- 建议使用隔热罩来保护火炬和周围区域。
等离子气刨程序：
步骤 1：火炬定位： 将割炬距离工件表面约 1.5 毫米。
步骤 2：引导电弧和电弧转移： 将割炬置于45°角并触发电弧。稳定后，电弧将转移到工件上。
步骤3：刨削操作： 在整个过程中保持45°角。沿行进方向移动割炬，并保持稳定的进给速度，以形成凿孔。
笔记： 在气刨操作过程中，可以使用隔热罩为操作员的手和割炬组件提供额外的保护。
3.4等离子工艺技术提示
为了提高切割质量和整体效率，建议采用以下最佳实践：
- 导轨和滚轮的使用： 采用焊炬导向装置或滚轮附件来保持垂直方向和一致的行进速度。
- 保持适当的距离： 保持喷嘴与工件的正确距离，以避免斜角缺陷并确保切割的一致性。
- 控制切口宽度和方向性： 了解切口（切割宽度）及其方向偏差；相应地设置 CNC 补偿以获得准确的零件尺寸。
- 切割方向很重要： 行进方向（顺时针或逆时针）会影响切割边缘的垂直度。请根据所需的轮廓和最终边缘质量选择方向。
Interested in integrated cutting solutions?
Explore our advanced Plasma Pipe Cutting Machine and CNC Plasma & Flame Cutting Machine to streamline pipe and plate fabrication workflows—contact us for detailed datasheets and pricing.
