弧焊數控等離（lí）子切割機技術簡述

    數（shù）控等離子切割機的主要構成部件中，等離子弧電源具有十分重要的作用和意義，這裏我（wǒ）們所謂的（de）等離子弧電源（yuán）也就是弧（hú）焊設備（bèi），而數控等離子切割機離子弧工序是一係列采用壓（yā）縮電弧進（jìn）行（háng）的熱工（gōng）序。等離子弧焊工序以（yǐ）水冷卻的（de）銅合金噴嘴來形成壓縮電弧。
    數控等離子切割機的工作方式是采用氣體或水（shuǐ）冷卻（què）形式。此外等離子焊強還另附有一個氣體（tǐ）保護部分。等離子是（shì）氣體加熱後變為局（jú）部離子（zǐ）化的狀態，故在這狀態下（xià）等離子有導電性。氣體的初步離子化通常是利用高壓電的發電機進行，氣體如選用氬，則離子化過程較為容易，因氬是單原子式結構。同（tóng）樣道理，由於氮是雙原子結（jié）構，故難於離子化，因而要采用（yòng）一個（gè）電壓更高的發電機（jī）來進行。離子化區或等離（lí）子柱含有正電荷離（lí）子（zǐ）。相等數目的電子（zǐ）及中性原子或分子。等離子柱的導電性因溫度及離子柱約為銅等離子的0．05％。傳熱性及導效率決定了氣體是否適合用於等離子弧焊或（huò）切（qiē）割工序。氬是一種導熱率較低的（de）氣（qì）體，而由於是單原子結構（gòu），故（gù）傳熱性較（jiào）差（chà）。另一方麵，氫由於是雙原子結構（gòu），故導熱率較佳，傳熱性質優良，因此（cǐ）很適合用於等離子切割；而（ér）在等離（lí）子焊接工序中，即可使用氬氣，也可以采用氬氫或氬氮混合氣體作為保護氣體，氣體原子由電源吸收電能量（liàng），情形和海綿的吸收情況相同，而（ér）發放熱能的情形（xíng）亦一（yī）樣。在雙原子氣（qì）體來說，當氬原子或氮（dàn）原於再次（cì）結合成分子時，會進一步放出熱能。
    數控（kòng）等（děng）離子切割機弧熔孔焊（hàn）接（jiē）法(小孔法（fǎ）)等離子弧熔孔焊接是（shì）將（jiāng）傳統等離子弧熔焊法和等離子弧切割法結合而成的焊接法。等離子射流滲透需要焊接的工件的整個部分，而當焊炬穿過物（wù）料時，熔料流動而形（xíng）成一個良好的接口（kǒu）。工序采用或不采（cǎi）用金屬線（xiàn）焊料均可。等離子（zǐ）弧熔孔焊接法的主要優點是隻要一次動（dòng）作（zuò）便能形成方（fāng）形（xíng）接口，厚度可達（dá）10—12mm。方形接口的生產成本比V形的（de）低，但如要取得（dé）可靠的結果便要小心（xīn）地進行焊接。大致來說，一次（cì）過熔（róng）孔焊接能（néng）經濟地為各種物料提供良好的接口（kǒu）。傳統等離子（zǐ）弧焊（hàn）接法，采用反（fǎn）向極（jí）性。傳統的幹式電弧（hú）壓（yā）縮方法所形成的（de）等離（lí）子射流可熔解及焊接大部分鋁及鎂合金，采用或不采用焊料均（jun1）可。焊接速度由（yóu）電弧功（gōng）率及物料厚度所決定。當電極是正極時，鋁（lǚ）合金及鎂合金的（de）氧化層分解，因此金屬可以成功地焊接起來。和鎢極氣體保護焊（hàn）接工序比（bǐ）較，上（shàng）述（shù）工序的主要優（yōu）點是無（wú）論物料（liào）厚度多少，工序隻耗用1／3電流量，因此熱力（lì）輸入及變形情況得以（yǐ）減（jiǎn）低（dī），而電極受到等離（lí）子噴嘴（zuǐ）的保護，因此隻要工序條件不超過建議的參數，鎢電（diàn）極破（pò）裂（liè）的危險便會大大減低。變（biàn）極性等（děng）離子弧焊接工序能（néng）采（cǎi）用各種特殊的混合氣體，例如氬／氦或氬／氫，因此可提高電弧溫度，減少在包氣燃點時電弧不穩定情況，因此焊料滲填作用較佳。工序以人手或機械化操作均可。反向極性熔孔（kǒng）焊接工序（xù）可在一次過動作中以連續或脈衝電弧電（diàn）流焊接厚達6—8mm的鋁及鎂合金（jīn）。大部分采用反向極性的熔孔焊接工序都采用焊填料來防止焊珠倒扣。反（fǎn）向極性焊（hàn）接法若（ruò）使用得當，便會為鋁合（hé）金及鎂合金焊接工序帶來經濟利益。
    另一方（fāng）麵（miàn），早期的數控等離子（zǐ）切割機仍然采（cǎi）用壓縮電弧，所謂壓縮電弧早在五十年代初就（jiù）為人（rén）們所發現，將電弧導入一個位於電極(陰極)和工件(陽極)之間的水冷卻銅噴嘴內，便可（kě）改善鎢極氣體保護焊時開弧的性質（zhì）。噴嘴不會將電弧散開而是將（jiāng）之壓縮成細小的切麵，這動作促進了電（diàn）弧（hú）的電阻加熱，因而弧的溫度（dù）及電（diàn）壓相（xiàng）應提高。氣體通過噴嘴後，形成高速、平行（háng）及非常熱的等離子流射（shè）出。等離子射流可在傳（chuán）送狀（zhuàng）態下操作，即電源是連接於電（diàn）極和工件之間或在外傳送狀態下操作，即電源是（shì）連接於（yú）電極和噴嘴之間。雖然在兩種操（cāo）作方式中，都有等離子熱流由噴嘴射出，但等離子（zǐ）切割工序通（tōng）常采用傳送式，因為當電弧與工件有（yǒu）電接觸（chù）時，可用輸入熱量才能最（zuì）有效率地發揮（huī）,改變氣體種（zhǒng）類、流動速度、電弧電流及噴嘴尺（chǐ）寸便（biàn）可大幅度改變等離子射流的特性。例如，采用低（dī）的氣體流動速（sù）度，等離子（zǐ）射流便變成一個熱量高度集中的（de）熱源，是理想的焊（hàn）接環境。反之，如充分增加氣體流速，則等離（lí）子射流會切穿（chuān）工件，而射流的（de）高速足以將等離子弧切割出來的金屬吹走。等離子弧切割所涉及的溫度比鎢極氣體保護焊接高得多（duō），這稱（chēng）為“幹式電弧壓縮”，而它可能發生（shēng）的原因是由（yóu）於高氣體流量在噴嘴鏜孔內形成一層較冷的非離（lí）子化邊界層，而容許較高的弧壓縮。將切割氣體打旋，便可進（jìn）一步增加邊界層的厚（hòu）度。打旋動作令到非離子化的冷（lěng）氣體沿經向外移動，形（xíng）成一個較厚層。有些機械化的等離子切割可將等離子氣體（tǐ）打旋，以便達到（dào）最高程度（dù）的電弧壓（yā）縮。等離子弧焊炬的等離（lí）子氣體及保護氣體則（zé）通常以層流形式流動。
    而傳統等離子弧焊以傳統“幹式電弧壓縮”方法產生（shēng）出來的等離子射（shè）流（liú），可采用或不采用金屬線焊料的情況下將工件焊接。焊接速度是（shì）由電弧功率及物料厚度所決定。
    相（xiàng）比（bǐ）之下，數控等離（lí）子切割機的（de）離子弧熔焊等離子弧熔焊和傳統鎢（wū）極氣體保護焊工序很相似的地方是兩者都采用等離子射流作為熱源，用以熔解需要焊接的物料，可視乎接口要求而決定采用（yòng）或不采用金屬線焊料作焊珠。微束等離子焊（hàn）接是一個等離子弧熔（róng）解焊接工序。這工序可在非常高速及不使用金屬（shǔ）線焊（hàn）料的情況下焊接微薄至幾十分之一毫米的物（wù）料。以低電流(低於2安培（péi）)進（jìn）行等離子弧焊（hàn）的優點，電弧穩定性高，點火非常可靠。等離子弧熔焊方法亦適用於較厚的板（bǎn）料作多次動作焊接。工序采（cǎi）用金屬線作為焊料。等離子弧熔焊的焊接（jiē）速度比傳統的鎢極氣體保護焊接高得多（duō）。

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