什么样的等离子体刀具

等离子体是什么?

为了正确解释等离子切割器如何工作,我们必须首先回答基本问题“什么是等离子体?顺序最简单,等离子体是第四次物质状态。我们通常考虑有三种状态的物质:固体,液体和气体。通过引入能量,例如热量,从一个状态变为另一个状态。例如,当施加一定量的热量时,水将从固体(冰)变为液态。如果加热水平增加,它将再次从液体变为气体(蒸汽)。现在,如果热水水平再次增加,则构成蒸汽的气体将被电离和导电,变为等离子体。等离子体切割器将使用该导电气体从电源转移到任何导电材料的能量,导致更清洁的切割过程,而不是氧燃料。

当氧气、氮气、氩气甚至车间空气等气体被强迫通过焊枪内部的一个小喷嘴口时,等离子弧就开始形成。由外部电源产生的电弧被引入到高压气体流中,导致通常所说的“等离子体射流”。等离子体射流的温度立即达到40000°F,迅速穿透工件,吹走熔化的材料。

等离子体系统组件

  • 电源 - 等离子体电源将单个或三相交流线电压转换为平滑,恒定的直流电压,范围为200至400VDC。该直流电压负责在整个切口中保持等离子体弧。它还调节基于正在处理的材料类型和厚度所需的电流输出。
  • 电弧启动控制台- ASC电路产生约5000 VAC、2 MHz的交流电压,在等离子焊枪内部产生火花,从而产生等离子弧。
  • 等离子枪-等离子枪的功能是提供适当的校准和冷却消耗品。产生等离子弧所需的主要耗材是电极、旋流环和喷嘴。可使用附加屏蔽帽进一步提高切割质量,所有部件由内、外固定帽固定在一起。

当今绝大多数等离子切割系统可以分为传统或精密两类。

传统的等离子体系统通常使用存储空气作为等离子体气体,并且等离子体弧的形状基本上由喷嘴的孔限定。这种等离子体弧的大致电流是每平方英寸12-20k的安培。所有手持系统采用常规等离子体,仍然用于一些机械化应用,其中部分公差更加原谅。

精密等离子体系统(高电流密度)的设计和工程,以产生最尖锐,最高质量的切割,可以实现等离子体。火炬和消耗品的设计更加复杂,并包括额外的部分,以进一步收缩和形成弧。一个精密等离子弧大约是40-50K安培每平方英寸。多种气体,如氧气、高纯空气、氮气和氢/氩/氮混合物被用作等离子体气体,以在多种导电材料上获得最佳结果。

手持操作

在典型的手持式等离子体系统中,如Tomahawk®Air plasma,当处于OFF状态时,焊条和喷嘴消耗性部件在炬内相互接触。当触发器被挤压时,电源产生直流电流流过这个连接,并启动等离子气体流动。一旦等离子气体(压缩空气)产生足够的压力,电极和喷嘴就会被迫分开,从而产生电火花,将空气转化为等离子射流。然后直流电流从电极切换到喷嘴,切换到电极和工件之间的路径。这种电流和气流一直持续到触发器被释放。

精密等离子手术

在精密等离子体炬内,电极和喷嘴不接触,但是通过旋流环彼此隔离,旋流环具有小通气孔,该通气孔将预流/等离子体气体转化为旋转涡流。当向电源发出启动命令时,它会产生高达400VD的开路电压,并通过软管引线设置到焊炬上的预制气体。喷嘴通过导频电弧电路临时连接到电源的正电位,电极处于负极。

接着,从起弧控制台产生高频火花,使等离子体气体电离并导电,产生从电极到喷嘴的电流路径,并产生等离子体的导弧。

一旦导频弧接触到工件(通过切割台的板条连接到接地),电流路径从电极转移到工件,并且高频关闭并且导频电弧电路打开。

然后,电源增加直流电流至操作人员选择的切割安培数,并用切割材料所需的最佳等离子气体代替预流气体。第二保护气体也被使用,它通过一个屏蔽帽从喷嘴外流动。

保护帽的形状和孔的直径迫使保护气体进一步压缩等离子弧,从而使切割更干净,具有很低的斜角和更小的切口。