馬永超（tdi維修車間）
摘要：了解手工等離子弧切割知識，知道等離子弧切割的多用性以及裝置的選用。
關鍵詞：等離子弧切割；應用指導；
2023年，等離子弧切割發明於硬質合金聯會實驗室，現在那裡已是esab焊割裝置產品製造分部。當時,年輕的科學家羅伯特·喬治發現,迫使氣體保護下的鎢極電弧通過小孔集中,弧的溫度和密度會大大增加,這一過程類似於光束通過透鏡聚集。當相當高速的氣流通過這種聚焦弧時,就能用其切割金屬。
弧極高的溫度熔化金屬,同時高密度氣流吹去切口的熔化粘渣,分離被切割體。由於弧中氣體處於超熱離態稱為等離子體。這一過程便稱為等離子弧切割。
一、手工等離子弧切割知識
手工等離子弧切割的電流輸出範圍為15～300a；切割厚度為6.4～101.6mm。
一般採用的手工用裝置有兩種：一二名操作者就能搬動的可攜式；底部有輪子，可人工滾動的大型裝置。這些裝置大多採用普通壓縮空氣為等離子弧切割氣體，這種空氣不會過濕、很髒或油汙。
還可以採用其他壓縮氣體如氮氣或氬氣，來完成對特定的有色金屬的切割。
如果等離子弧裝置型別適應於切割要求，切割速度就相當快，因此降低和限制了工件的熱變形。割邊質量取決於所用裝置的特性、所切割材料及操作者的技術。一般來說，如果採用空氣作為切割碳鋼的等離子氣體，則切口較直，也相當光滑，掛渣去除容易。
空氣作為等離子氣體，也常用於切割不鏽鋼和鋁材。切割這些材料時，切割面會出現一些氧化，鋁材形成粗糙的切割面，不鏽鋼也有變色顯現。如果不符和要求，可考慮採用氮氣或氬氣作為等離子切割時的內保護氣體。
對規定厚度範圍以外的材料切割，採用手工等離子弧方式常常不理想。然而在某些情況下，這是唯一的選擇。對於碳鋼的切割、整邊和削整，等離子弧裝置的加工厚度可達101.
6mm。不過碳鋼材料厚度38.1mm時。
最好採用氧乙炔切割，因為這樣的厚度下，氧乙炔切割速度較快。
切割厚板鋁材時，若採用氮氣或氬/氫混合氣，能使切割面平滑、齊整，但要以較高的氣體耗費作為代價。切割不鏽鋼厚板，等離子弧切割常常是唯一的方式。不鏽鋼材的硬度和韌性使之難以用機械方式加工。
鑄鐵和高合金也同樣如此，等離子弧切割自然成為這些難以切割材料的有效加工方式。空氣可用於不鏽鋼材切割，但切口類似於鋁材的切割表面，有變色反應和氧化現象。在許多情況，變色是允許的，否則可採用其它氣體如氮氣或氬/氫混合氣。
二、等離子弧切割多用性——表面加工
大部分手工等離子弧裝置還具有等離子弧「刨削」功能，這樣便進一步增加了其用途。所謂等離子弧「刨削」，是在其等離子的基礎上採取了「返回一小步」的措施下進行的。我們知道，切割的目的是進可能的集中電弧，使之能發出最大的穿透能量和切割能力；而用等離子弧「刨削」時，割嘴直徑比通常切割所用的稍大些，以便使弧輕度散焦。
切割弧筆直穿過金屬材料並將融化金屬吹掉，形成切口。而刨削時，割炬對工件傾斜乙個角度，弧在工件上刨出坡槽並把融化金屬吹向一邊。假如使用高強集中弧，破槽會呈深而窄的形狀而不符合大部分使用要求。
採用手工等離子弧刨削裝置，操作者可用以替代碳弧氣刨、研磨等類似的方法.。這種刨削方式可以用於很多地方，焊縫返修時清除焊縫缺陷是最常見的。替代傳統的加工方式，用手工等離子弧裝置來進行刨削，可以達到較好的質量，容易去處多於金屬，便於控制，很少有煙霧，而且噪音很小。
所用的氣體選擇類似於等離子弧切割（大多情況選擇空氣）。
三、裝置的選用
對於不熟悉等離子弧切割裝置的人來說，就是了解了其加工過程的基本機理，具體使用時要正確選擇合適的手工等離子弧裝置，也是很困難的。目前，還沒有工業標準來界定手工等離子弧裝置的切割厚能力。大多數製造廠都有所造裝置最大切割厚度的實際範圍。
以下是正確選用裝置的幾個要點：
（1） 確定通常需切割的最大厚度。建議所選裝置的切割能力，為
通常切割時典型厚度的一倍。理由是：第一，在最大切割厚度下，大部分裝置執行的速度較低；第二，切割碳鋼時，較大功率裝置輸出較大電流，能阻礙氧化皮和熔渣在切割面下緣形成；第三，具有較強的切割能力，可以切割那些有時需處理的較厚材料，而功率小的裝置就不能處理。
仔細評估裝置的實際切割能力---不是電流比率---因為相同的電流下，不同的設計提供不同的切割過程。此外，大部分切割厚度的額定是對碳鋼而言的。
（2） 考慮是否需要的潛能。一兩個人就能搬動的裝置在工地現場
或車間到處使用。這是很吸引人的特點，因為你可以帶著裝置去工作現場，而不必把工件送至裝置現場。一兩人搬不動的裝置，通常可用起重公升降設施是他們能在車間內移動。
（3） 割炬是關鍵部件。等離子弧切割時割炬時其裝置組成中很重
要的部件，是切割過程中的「工作端」。這一部件對裝置使用消耗的影響大。割炬前端的選擇很重要，如果切割部位割炬難以伸進，應採用小而薄的割嘴前端。
此外，因為操作著必須觀察切割線，大割嘴無疑會擋住切割線，這一點也需慎重考慮。割炬在使用時的安全尤為重要。手工等離子切割一般是很安全的，但因操作時割據處於高電壓下，所以還應了解一些常識。
大部分新興裝置都裝有保險線圈，防備在拆裝割據耗損部件時短路起弧。然而，在更換割據部件時先關掉電源，是乙個重要的防護措施。就一切情況而言，都必須了解和遵循裝置製造廠附於裝置中的產品說明材料上的內容和要求。
（4） 現場除錯試用。除錯和試用是驗證裝置是否使用的最好方
式。當裝置在車間裡進行所要求的工作時，確定其能否適用的許多因素便明白可見了。
作者簡介：馬永超，焊接工程師，維修車間技術組長。
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