工作气体包括切割气体和辅助气体,有些设备还要求起弧气体,通常要根据切割材料的种类,厚度和切割方法来选择合适的工作气体。切割气体既要保证等离子射流的形成,又要保证去除切口中的熔融金属和氧化物。过大的气体流量会带走更多的电弧热量,使得射流的长度变短,导致切割能力下降和电弧不稳;过小的气体流量则使等离子弧失去应有的挺直度而使切割的深度变浅,同时也容易产生挂渣;所以气体流量一定要与切割电流和速度很好的配合。现在的等离子弧切割机大多靠气体压力来控制流量,因为当枪体孔径一定时,控制了气体压力也就控制了流量。切割一定板厚材料所使用的气体压力通常要按照设备厂商提供的数据选择,若有其它的特殊应用时,气体压力需要通过实际切割试验来确定。最常用的工作气体有:氩气、氮气、氧气、空气以及H35、氩-氮混合气体等。下面就来一同分享下其他几种气体的相关知识。
数控等离子切割机在现在客户在切割钢板时候的首选机器,他主要是使用空气压缩来切割板材。之所以此种类型的机器是厂家的首选,其主要原因还在于切割加工成本的经济,但对于切割质量来说,考虑到空气中所蕴涵的多种气体成份,希望达到较好的切割效果,对一些细节的把握就显得相对更为关键。
空气中含有体积分数约78%的氮气,所以利用空气切割所形成的挂渣情况与用氮气切割时很相像;空气中还含有体积分数约21%的氧气,因为氧的存在,用空气的切割低碳钢材料的速度也很高;同时空气也是最经济的工作气体。
但单独使用空气等离子切割机时,会有挂渣以及切口氧化、增氮等问题,而且电极和喷嘴的寿命较低也会影响工作效率和切割成本。由于等离子弧切割一般使用恒流或陡降外特征的电源,喷嘴高度增加后,电流变化很小,但会使弧长增加并导致电弧电压增大,从而使电弧功率提高;但同时也会使暴露在环境中的弧长增长,弧柱损失的能量增多。
在两个因素综合作用的情况下,前者的作用往往完全被后者所抵消,反而会使有效的切割能量减小,致使切割能力降低。通常表现是切割射流的吹力减弱,切口下部残留的熔渣增多,上部边缘过熔而出现圆角等。另外,从等离子射流的形态方面考虑,射流直径在离开枪口后是向外膨胀的,喷嘴高度的增加必然引起切口宽度加大。
因此,为了提高切割速度和切割的质量,应该选用的是尽可能小的喷嘴高度,但是也不能太小,因为喷嘴高度过低的话很容易引起双狐的现象。如果选用的是陶瓷外喷嘴,可以将喷嘴高度设为零,这样的效果会更佳。
空气等离子切割机是一种新型的热切割方案, 它的工作原理是以高压缩气体为工作气体, 以高温高速的等离子弧为热源、 将被切割的金属局部熔化、并同时用高速气流将已熔化的金属吹走、形成狭窄切缝。可用于不锈钢、铝、铜、铸铁、碳钢等所有导电金属材料切割, 不仅切割速度快、切缝狭窄、切口平整、热影响区小、工件变形度低、操作简单, 而且具有显著的节能效果。利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化(和蒸发),并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。具体是通过枪嘴(割据)通过被切割的金属板材和连接到等离子电源的地线之间电离空气产生高温。该设备适用于各种机械、金属结构的制造、安装和维修,作中、薄板材的切断、开孔、挖补、开坡口等切割加工。
等离子切割配合不同的工作气体可以切割各种氧气切割难以切割的金属,尤其是对于有色金属(不锈钢、铝、铜、钛、镍)切割效果更佳;其主要优点在于切割厚度不大的金属的时候,等离子切割速度快,尤其在切割普通碳素钢薄板时,速度可达氧切割法的5~6倍、切割面光洁、热变形小、几乎没有热影响区。工作气体是等离子弧的导电介质,又是携热体,同时还要排除切口中的熔融金属。