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作者：洛阳吉力电焊学校  来源：洛阳吉力电焊学校  发布时间：2022-05-25 08:43

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等离子弧切割与焊接

一、等离子弧概述

等离子弧切割与焊接是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行切割和焊接的方法。它不仅能切割和焊接常用的材料，而且还能切割或焊接一般工艺方法所难于加工的材料。等离子弧尚可用于多种工艺，如等离子弧喷涂，微束等离子弧焊等。

(一）等离子弧的特点

气体在获得足够能量后，便会电离，较充分电离的气体，我们称之谓等离子体或等离子态。

它是一种特殊的物质形态，在现代物理学上把它列为物质第四态。由于实际使用的等离子体是经过“压缩”的电弧，它是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的电弧，故又称它为压缩电弧或通常所称的等离子弧。因此等离子弧就是对一般电弧进行强迫压缩，使弧柱内的气体全部电离的电弧。等离子弧具有如下几个特点：

1.能量高度集中 由于等离子弧具有很高的导电性和极高的温度，其截面又很小，则能量高度集中。一般等离子弧在喷嘴出口中心的温度已达20000℃，而用于切割的等离子弧，在喷嘴附近的温度可达30000℃。

2.极大的温度梯度 由于等离子弧的截面积很小（直径一般小于3mm),从温度最高的中心到温度低的边沿，温度变化相当大。

3.具有很强的吹力 等离子弧发生装置内通入的常温压缩气体，由于受到电弧的高温而膨胀，使气体压力增高，通过喷嘴细孔的气体流速甚至可超过声速，所以等离子体具有较强的冲刷力。

4.等离子弧呈中性 由于等离子弧中正离子和电子等带电粒子所带正、负电荷的数量相等，则整个等离子弧呈中性。

(二）等离子弧的三种压缩效应

一般的焊接电弧称为自由电弧，如果对其电弧进行强迫“压缩”，使其导电截面收缩得比较小，能量更加集中，即能成为等离子弧。这种强迫压缩的作用通称“压缩效应”。使弧柱产生“压缩效应”的三种形式是：

1.机械压缩效应 2.热收缩效应 3.磁收缩效应

在以上三种“效应”的作用下，使自由电弧成为等离子弧。

(三）等离子弧的类型

根据电源极性的接法，等离子弧可分为：

1.非转移弧 是在电极与喷嘴之间建立的等离子弧。主要用于焊接及切割较薄的金属和非金属材料以及金属表面喷涂。

2.转移弧 是在电极与焊件之间建立的等离子弧。主要用于金属材料的焊接、切割与堆焊。

3.联合弧 是转移弧和非转移弧同时存在的等离子弧。主要用于微束等离子弧焊接和喷涂焊。

(四）等离子弧的电源、电极及工作气体

等离子弧电源与一般弧焊电源相同。等离子弧常用的电极材料是钍钨棒、铈钨棒。等离子弧的常用工作气体是：氮、氩、氢以及它们的混合气体，用得最广泛的是氮气。

二、等离子弧切割的设备与工具

等离子切割设备包括：电源、控制箱、水路系统、气路系统及割枪等几部分。

(一）电源 目前用于等离子切割的电源有两种类型：(1)两台以上弧焊发电机串联，一般切割厚度可达40-50mm。三台串联时，切割厚度可达80~100mm。（2)专用的整流器型电源如：ZXG2-200型、ZXG2-1000型等。

(二）电气控制箱 主要包括程序控制接触器、高频振荡器、电磁气阀等。

(三）水路系统  由于等离子弧切割用的割炬在10000℃以上的温度下工作，故必须冷却。

(四）气路系统 其作用是防止钨极氧化、压缩电弧和形成隔热层，以保护喷嘴不被烧坏等。

(五）割枪 是产生等离子弧的装置，也是直接进行切割的工具。