第9章空氣等離子切割機工作原理

2021-03-04 01:28:39 字數 2468 閱讀 5229

一、等離子弧的產生與特點

通常把電弧密度為自然條件下的電弧密度(未經壓縮)的電弧稱為自由弧;自由弧的導電氣體沒有完全電離,電弧的溫度在6000℃到8000℃之間。而在氣壓、電壓和磁場的作用下,柱狀的自由弧(柱截面積正比於功率)可以壓縮成等離子弧,等離子弧的導電截面小能量集中。弧柱中氣體幾乎可全部達到離子狀態。

電弧溫度可高達15000℃-30000℃。能使金屬等物體迅速熔化。

二、等離子切割的原理與應用

切割,一般指的是金屬的切割。等離子弧切割是利用極細而高溫的等離子弧,使區域性金屬迅速熔化,再用氣流把熔化的金屬吹走的切割方法。等離子弧切割由於切割效率高、損耗低、適用範圍廣等優點已廣泛應用於各類工程建設、製造等行業。

三、等離子弧切割電源與氬弧焊電源技術引數比較

四、等離子切割機工作技術引數

五、等離子切割與氣體切割比較

第二節等離子切割的起弧方式

一、接觸起弧與轉移起弧

等離子弧切割一般有兩種起弧方式:

1、 接觸式:即把與極針絕緣的噴嘴貼在工件(聯接切割電源正端)上,然後把高頻高壓電流加到聯接電源負端的電極針(鎢針),使極針噴出電弧,電弧在電壓、氣壓、磁場作用下形成等離子弧,通過大電流維持等離子弧穩定燃燒,然後稍抬高噴嘴(避免熾熱的工件損壞噴嘴),開始切割。其過程簡圖如圖9.

1這種切割方式多適用於小電流(小功率的切割機)。

圖9.1

2、 轉移弧式(維弧式):即把電源正端通過一定的電阻和繼電器開關聯接到噴嘴上,使得極針與噴嘴間形成電弧(由於有電阻限流,電弧較小),然後把噴嘴靠近直接聯接電源正端的工件上,極針與工件間便形成能量更大的電弧,電弧被壓縮後形成等離子弧,而噴嘴與電源正端的聯接被斷開,開始切割。

圖9.2為其過程簡圖

圖9.2

轉移弧式切割方式可以避免電弧在氣壓的作用下偏離噴嘴中心而損壞噴嘴。此種方式適用於大功率切割機。

二、轉移起弧控制電路原理

轉移弧式切割方式要求先在極針上噴嘴間產生小電弧,然後靠近工件產生等離子弧,通以大電流維持電弧穩定後斷開用於起弧的高頻高壓電流以及小電弧,其控制電路原理圖9.3

圖 9.3

工作原理:

維弧電路的控制繼電器(j2a)與高頻高壓電流產生控制繼電器(j1a)併聯,這樣,手開關合上時(s1合上),由於輸出電壓的作用使得j1、j2同時動作,j1a、j2a吸合,高頻高壓電流產生器工作,把高頻高壓電流加到了電極針上,而j2a吸合使得噴嘴經過電阻ptc、r3、r4聯接到了電源輸出正端,於是,鎢針與噴嘴間形成電弧,由於ptc、r4、r5的限流,此電弧較小,溫度低。且由於有c2對高頻短路,電抗器及主變壓器次級的高頻阻礙,用於起弧的高頻高壓電流不能反竄到二次整流(d1、d2)電路。

鎢針與噴嘴起弧後,電流很小,不能使繼電器兩端的壓降降低到使繼電器斷開,於是,小弧一直都維持著。

切割時,把噴嘴(極針)靠近直接聯接到電源輸出正端的工件上,由於高壓及小弧的作用,使得極針(鎢針)與工件間形成大電弧(能量大),使得輸出電流變大,電流變大後維持電弧(大弧)的穩定燃燒,由於電感(電抗器)的續流作用,使繼電器j1、j2都斷開(具體控制過程參看「第八章高頻高壓電流控制」,此時,高頻高壓電流斷開。鎢針與噴嘴間的小電弧也消失。

切割機使用的是等離子弧,等離子弧的產生是電壓、氣壓、磁場的共同作用,所以,切割機的輸出要求要有較高的電壓,(一般為100~180v)而電流較小(一般為30a~160a)。

這樣,相對於焊機,切割機的技術引數有所改變:

1) 主變壓器匝數比變小,以得到較高的輸出電壓;

2) 慢(緩)起動時間變長,以保證氣體的供給與氣壓;

3) 反饋增益變小,反饋運放增益由開環增益變為閉環增益;

4) 占空比變大(90%以上),以得到較高的輸出電壓;

5) 電抗器阻抗變大,以防高頻干擾並保證控制繼電器可靠的關斷。

第三節 ct三用機系列

一、原理模型

1、手弧焊、氬弧焊、切割三用一體機的設計與實現:

為了適應大工程建設,特殊環境(窄或交通不便等)的需求,公司首創把手弧焊、氬弧焊、切割三種用途的焊接(切割)電源合為一體,組裝成三用一體機。

由以上的介紹知道,氬弧焊和手弧焊的區別除了焊槍及氣瓶的有無之外,內部電路中,前者多了高頻高壓電流的產生、控制電路、增壓起弧電路、高頻防護等,而這些,都在手開關的控制之下,於是,在手弧焊機的基礎上很容易實現氬弧焊,只需改變主變壓器初次級匝數比,新增手開關及各種電路並把控制電路置於手開關的控制之下即可。使用時更換焊槍,新增氣瓶便行。

而切割機與氬弧焊機的主要區別在於輸出電壓、輸出電流的變化,切割機輸出電壓高、輸出電流低,但如果同時使用兩個或兩個以上的焊接電源,通過併聯和串聯的轉換,便可方便地實現輸出電壓、電流的變換,其原理如圖9.4

圖9.4

二、轉換電路

由圖9.4可知,只要對幾組電源的聯接關係進行適當的調整,即可改變輸出電壓、電流的值;從而適應不同的需要。氬弧焊機與切割機的轉換也是基於這樣的原理,當電源併聯時,輸出電壓低、電流大,此時,作為氬弧焊機的狀態;串聯時,電壓高、電流小,為切割狀態。

通常,在實際電路中,電源輸出電壓、電流的變換是通過改變主變壓器幾組次邊的聯接關係而實現的。如圖9.5

圖9.5

空氣等離子切割機工作原理

第九章空氣等離子切割機 一 等離子弧的產生與特點 通常把電弧密度為自然條件下的電弧密度 未經壓縮 的電弧稱為自由弧 自由弧的導電氣體設有完全電離,電弧的溫度在6000 到8000 之間。而在氣壓 電壓和磁場的作用下,柱狀的自由弧 柱截面積正比於功率 可以壓縮成等離子弧,等離子弧的導電截面小能量集中。...

等離子切割機工作原理

等離子弧切割是利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的 金屬部局熔化 和蒸發 並借高速等離子的動量排除熔融金屬以 形成切口的一種加工方法。等離子切割配合不同的工作氣體可以切割各種氧氣切割難以切割的金屬,尤其是對於有色金屬 不鏽鋼 鋁 銅 鈦 鎳 切割效果更佳 其主要優點在於切割厚度不大的金屬的時候,等...

等離子切割機注意事項

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