很多用戶在購買數控等離子切割機時,都聽過銷售人員介紹其切割速度明顯優於火焰切割,一般火焰切割速度上限大概在700MM/MIN,而等離子切割可達到3500-6000MM/MIN,這容易使用戶產生這樣的誤解,即等離子切割無論加工材質是什麼、所用配件是什麼其切割速度都可以達到3500-6000MM/MIN的上限,但實際情況並非如此
等離子切割機速度由以下四個因素決定:
一、等離子切割機的型號
此型號一般為等離子切割機輸出電流大小,例如40A、60A、100A、200A等(當然一些進口等離子例如德國凱爾貝、美國飛馬特等品牌的部分機型並不是以輸出電流大小為型號),對於切割電流來說它是最重要的切割工藝參數,直接決定了切割的厚度和速度,即切割能力。造成影響:
1、切割電流增大,電弧能量增加,切割能力提高,切割速度是隨之增大;
2、切割電流增大,電弧直徑增加,電弧變粗使得切口變寬;
3、切割電流過大使得噴嘴熱負荷增大,噴嘴過早地損傷,切割質量自然也下降,甚至無法進行正常割。
所以在切割前要根據材料的厚度正確選用切割電流和相應的噴嘴。
二、切割工件的材質
根據不同的切割材質,切割速度也不同,常見的切割材料:碳鋼、不鏽鋼切割速度較快、鑄鐵稍慢、其次是鋁、最慢的是銅,因為銅和鋁比較難切,切割速度比前兩種要慢得多,而且同等功率的等離子切割銅和鋁材時切割厚度比不鏽鋼、碳鋼要小得多。
三、切割現場輸入電壓的大小
一般工廠電源電壓為交流380V,但由於各工廠現場的情況不同,一般電壓在365V到410V之間波動(當然甚至有的地方相差更大),因此輸入電壓也是影響切割速度的一個因素。
四、工作氣體與流量
工作氣體包括切割氣體和輔助氣體,有些設備還要求起弧氣體,通常要根據切割材料的種類,厚度和切割方法來選擇合適的工作氣體。切割氣體既要保證等離子射流的形成,又要保證去除切口中的熔融金屬和氧化物。過大的氣體流量會帶走更多的電弧熱量,使得射流的長度變短,導致切割能力下降和電弧不穩;過小的氣體流量則使等離子弧失去應有的挺直度而使切割的深度變淺,同時也容易產生掛渣;所以氣體流量一定要與切割電流和速度很好的配合。現在的等離子弧切割機大多靠氣體壓力來控制流量,因為當割炬孔徑一定時,控制了氣體壓力也就控制了流量。切割一定板厚材料所使用的氣體壓力通常要按照客戶提供的數據選擇,若有其它的特殊應用時,氣體壓力需要通過實際切割試驗來確定。最常用的工作氣體有:氬氣、氮氣、氧氣、空氣以及H35、氬-氮混合氣體等。
1、氬氣在高溫時幾乎不與任何金屬發生反應,氬氣等離子弧很穩定。而且所使用的噴嘴與電極有較高的使用壽命。但氬氣等離子弧的電壓較低,焓值不高,切割能力有限,與空氣切割相比其切割的厚度大約會降低25%。另外,在氬氣保護環境中,熔化金屬的表面張力較大,要比在氮氣環境下高出約30%,所以會有較多的掛渣問題。即使使用氬和其它氣體的混合氣切割也會有粘渣傾向。因此,現已很少單獨使用純氬氣進行等離子切割。
2、氫氣通常是作為輔助氣體與其它氣體混和作用,如著名的氣體H35(氫氣的體積分數為35%,其餘為氬氣)是等離子弧切割能力最強的氣體之一,這主要得利於氫氣。由於氫氣能顯著提高電弧電壓,使氫等離子射流有很高的焓值,當與氬氣混合使用時,其等離子射流的切割能力大大提高。一般對厚度70mm以上的金屬材料,常用氬+氫作為切割氣體。若使用水射流對氬+氫氣等離子弧進一步壓縮,還可獲得更高的切割效率。
3、氮氣是一種常用的工作氣體,在有較高電源電壓的條件下,氮氣等離子弧有較好的穩定性和比氬氣更高的射流能量,即使是切割液態金屬粘度大的材料如不鏽鋼和鎳基合金時,切口下緣的掛渣量也很少。氮氣可以單獨使用,也可以同其它氣體混和使用,如自動化切割時經常使用氮氣或空氣作為工作氣體,這兩種氣體已經成為高速切割碳素鋼的標準氣體。有時氮氣還被用作氧等離子弧切割時的起弧氣體。
4、氧氣可以提高切割低碳鋼材料的速度。使用氧氣進行切割時,切割模式與火焰切割很想像,高溫高能的等離子弧使得切割速度更快,但是必須配合使用抗高溫氧化的電極,同時對電極進行起弧時的防衝擊保護,以延長電極的壽命。
5、空氣中含有體積分數約78%的氮氣,所以利用空氣切割所形成的掛渣情況與用氮氣切割時很想像;空氣中還含有體積分數約21%的氧氣,因為氧的存在,用空氣的切割低碳鋼材料的速度也很高;同時空氣也是最經濟的工作氣體。但單獨使用空氣切割時,會有掛渣以及切口氧化、增氮等問題,而且電極和噴嘴的壽命較低也會影響工作效率和切割成本。