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1、1,主要内容： 一、重点回顾 二、等离子弧切割 三、电弧切割 四、激光切割,2,重点回顾,一、钎焊与熔焊的区别是什么？ 二、气体火焰切割的实质是什么？ 三、氧熔剂切割与普通气割的区别？,3,等离子弧切割,主要内容： 一、等离子弧切割的特点 二、等离子弧切割的工作原理 三、等离子弧切割方法分类 四、常用三种等离子弧切割简介,4,一、等离子弧切割概述,等离子切割是利用高能量密度的等离子弧和高速的等离子流，将熔化金属从割口处吹走，形成连续割口。 等离子弧切割速度快，没有氧乙炔切割时对工件产生的燃烧，因此工件获得的热量相对较小，工件变形也小，适合于切割各种金属材料。,等离子弧切割,5,由于等离子弧流速
2、高，噪声、烟气和烟尘严重，工作卫生条件较差。 等离子弧可用于焊接、喷涂、堆焊及切割。厚度25mm以下的碳钢板切割时，等离子弧切割比氧乙炔切割快5倍左右，而对于厚度大于25mm的板切割时，氧乙炔切割速度快些。,等离子弧切割,等离子弧切割概述,6,二、等离子弧切割的特点,等离子弧是利用等离子枪将阴极(如钨极)和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离度、高能量密度及高焰流速度的电弧。 等离子弧切割是用非常热的高速射流来进行的，将电弧和惰性气体强行穿过小直径孔以产生这种高速射流。,等离子弧切割,7,电弧能量集中在一个小区域内，使板材熔化，高温膨胀的气体射流迫使熔化金属穿过切口。 切割碳钢或铸铁时，在气流
3、中加入氧气，还可以提供额外的切割能量。 等离子弧切割方法具有切割厚度大、机动灵活，装夹工件简单及可以切割曲线等优点。,等离子弧切割,等离子弧切割的特点,8,与氧乙炔焰切割相比，等离子弧能量集中、切割变形小、起始切割时不用预热，能切割几乎所有的金属，而且切割碳钢的速度比氧气切割快。但是由于割口较宽，所以被熔化掉的金属较多，板材较厚时切口不如氧乙炔切割的那样光滑平整。 为了保证切口的侧面平行，需要用专门的割嘴。为了获得一定的坡口成形，还需要专门的切割技术。,等离子弧切割,等离子弧切割的特点,9,综上所述，等离子弧切割的特点主要有： 能切割氧气难以切割的各种金属材料(利用等离子弧还能切割某些非金属材
4、料)； 切割厚度不大的金属时，切割速度快，尤其在切割碳素钢薄板时，速度可达气割法的56倍； 切割面光洁，热变形小，尤其适合加工各种成形零件； 切口宽度和切割面斜角较大，但切割薄板时采用特种切割割炬或工艺可获得接近垂直的切割面； 切割厚板的能力不及气割。,等离子弧切割,等离子弧切割的特点,10,等离子弧切割的缺点是：切割公差大，切割过程中产生弧光辐射、烟尘及噪声等。与氧乙炔焰相比，等离子弧切割设备贵，切割用电源空载电压高，不仅耗电量大，而且在割枪绝缘不好的情况下易对操作人员造成电击。,等离子弧切割,等离子弧切割的特点,11,三、等离子弧切割的工作原理,切割用等离子电弧温度一般在100001400
5、0之间，远远超过所有金属以及非金属的熔点。因此能够切割绝大多数金属和非金属材料。 这种方法诞生于20世纪50年代，最初用于切割氧乙炔火焰无法切割的金属材料，如铝合金及不锈钢等。随着这种切割方法的发展，其应用范围已经扩大到碳钢和低合金钢。,等离子弧切割,12,等离子弧割枪的基本设计与等离子电弧焊枪相似。用于焊接时，采用低速的离子气流熔化母材以形成焊接接头；用于切割时，采用高速的离子气流熔化母材并吹掉熔融金属而形成切口。 切割用离子气焰流速度及强度取决于离子气种类、气体压力、电流、喷嘴孔道比及喷嘴至工件的距离等参数。,等离子弧切割,13,电路及电流极性： 用等离子弧切割时只采用直流正接的电流极性，
6、即工件接电源的正极。 切割金属时采用转移弧，引燃转移弧的方法与割枪有关。 割枪分为有维弧割枪及无维弧割枪两种，有维弧割枪的电路接线见下图所示，无维弧割枪的电路接线无电阻支路，其余与有维弧割枪的电路接线相同。 自动割枪均需采用有维弧结构。60A以下手工切割常采用无维弧结构的割枪，60A以上手工切割常采用有维弧结构的割枪。,等离子弧切割,等离子弧切割的工作原理,14,有维弧割枪的基本电路 1-电源；2-高频引弧器；3-电阻； 4-接触器触点；5-压缩喷嘴； 6-电极；7-工件,电阻的作用是限制维弧电流，将维弧电流限制在能够顺利引燃转移弧的最低值，高频引弧器用来引燃维弧。引弧时，接触器触点闭合，高频
7、引弧器产生高频高压引燃维弧。维弧引燃后，当割枪接近工件时，从喷嘴喷出的高速等离子焰流接触到工件便形成电极到工件间的通路，使电弧转移至电极与工件之间，一旦建立起转移弧，维弧自动熄灭，接触器触点经一段时间延时后自动断开。,等离子弧切割,15,等离子弧切割,无维弧割枪引弧后，将喷嘴与工件接触，高频引弧器引燃电极与喷嘴之间的非转移弧。非转移弧引燃后，迅速将割枪提起距工件35mm，使喷嘴脱离导电通路，电弧便转移至电极与工件之间。,16,四、等离子弧切割方法分类,等离子弧切割方法可从几个方面进行分类。按等离子弧的类型可分为转移型等离子弧切割和非转移型等离子弧切割两大类。 转移型等离子弧切割的工件处于切割电
8、流回路内，被切割的材料必须是导电的；非转移型等离子弧切割的工件不需处于切割电流回路内，可以切割导电的及不导电的材料，能用于切割非金属材料。,等离子弧切割,17,按所用的工作气体(即等离子气)分为氩等离子弧、氮等离子弧、氧等离子弧和空气等离子弧等切割方法；按对电弧压缩情况分为一般等离子弧切割(指电弧只经过机械压缩、热压缩和电磁压缩)和水再压缩等离子弧切割两类。 目前生产中常用的是一般等离子弧切割、水再压缩等离子弧切割和空气等离子弧切割三种。,等离子弧切割,18,1、一般等离子弧切割,一般等离子弧切割的原理 1-等离子气；2-电极；3-喷嘴；4-冷却水；5-等离子弧；6-工件,等离子弧切割,19,
9、1、一般等离子弧切割,一般的等离子弧切割不用保护气体，所以工作气体和切割气体从同一个喷嘴内喷出。引弧时，喷出小气流的离子气体作为电离介质。切割时则同时喷出大气流的气体以排除熔化金属。 等离子弧切割可采用转移型电弧或非转移型电弧，切割金属材料通常都采用转移型电弧。因为工件接电，电弧挺度好，可以切割较厚的钢板。切割薄金属板材时，可以采用微束等离子弧切割，以获得更小的切口。常用工作气体为氮、氩或两者的混合气。,等离子弧切割,20,2、水再压缩等离子弧切割,水再压缩等离子弧切割原理,等离子弧切割,21,水再压缩等离子弧也称为水射流等离子弧。 水再压缩等离子弧切割时，由割枪喷出的除了工作气体外，还伴随着
10、高速流动的水束，共同迅速地将熔化金属排开。 由工作气体形成等离子弧，并喷出经过处理的高压水，对等离子弧再次加以压缩(故称水再压缩等离子弧)。 这种方法应用于水中切割工件，水再压缩等离子弧切割的水喷溅严重，一般在水槽中进行，工件位于水面下200mm左右，切割时，利用水的特性，可以大大降低切割噪声，并能吸收切割过程中所形成的强烈弧光、金属粒子、烟气、紫外线等，改善了工作条件。水还能冷却工件，使割口平整和割后工件热变形减小，割口宽度也比一般等离子弧切割的割口窄。,等离子弧切割,22,3、空气等离子弧切割,(a)单一空气等离子弧切割 (b)复合式空气等离子弧切割 空气等离子弧切割的原理 1-电极冷却水
11、；2-镶嵌式电极；3-压缩空气；4-压缩喷嘴；5-冷却水；6-等离子弧；7-工件；8-工作气体；9-外喷嘴,等离子弧切割,23,空气等离子弧切割一般使用压缩空气作离子气。将空气压缩后直接通入喷嘴，经电弧加热分解出氧，未分解的空气以高速冲刷割口。分解出的氧与切割金属产生强烈化学放热反应，加快切割速度。电弧能量大，切割速度高，质量好，特别适宜于切割厚30mm以下的碳钢，也可以切割铜、不锈钢、铝及其他材料。但是这种切割方法的电极受到强烈的氧化腐蚀，一般采用镶嵌式纯锆或纯铪电极，不能采用纯钨电极或氧化物钨电极。,等离子弧切割,24,电弧切割,一、概述 电弧切割技术由于其设备简单、成本较低、快速方便等优
12、点，被广泛应用于能源、机械等工业部门的实际生产中。 随着等离子和激光切割法的推广应用，常用的电弧切割在大规模生产中基本被淘汰，电弧氧切割和熔化极电弧切割等方法已经转向水下切割。 但是在实际生产中电弧切割仍以其简便实用的特点，在零部件的切割、焊前接头的表面处理等方面被广泛使用。,25,二、电弧切割的分类 现在适用于各种材料的电弧切割加工方法主要是按照切割过程中所使用的能源分类的。其中有些切割方法兼有两种能源，如电弧氧切割法，既利用电弧热，又利用氧化反应热。 电弧切割主要分为电弧氧切割、钨极电弧切割(TIG切割)、熔化极电弧切割(MIG切割)、金属极电弧切割、碳极电弧切割、电弧锯切割及阳极切割等。
13、,电弧切割,26,三、电弧切割的应用范围 电弧切割主要用于各种金属材料的切割，不适用于塑料、陶瓷等材料的切割。 其中电弧氧切割、熔化极电弧切割目前主要用于水下切割，是十分有效的方法，在陆上基本上已经不用； 电弧锯切割主要用于核电站的核反应堆中不锈钢零部件的解体，而阳极切割适用于加工高硬度淬火钢、硬质合金等,电弧切割,27,激光切割,一、概述 二、原理 三、分类 四、特点 五、应用,28,一、激光切割概述,激光切割是材料加工中一种先进的和应用较为广泛的切割工艺。 它是利用高能量密度的激光束作为“切割刀具”对材料进行热切割的加工方法。 采用激光切割技术可以实现各种金属、非金属板材、复合材料及碳化钨
14、、碳化钛等硬质材料的切割，在国防建设、航空航天、工程机械等领域获得了广泛应用。,激光切割,29,二、激光切割原理,激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。,激光切割原理,激光切割,30,三、激光切割分类,激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。 1、激光汽化切割（也叫激光蒸发切割） 利用高能量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大，在蒸
15、气喷出的同时，在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大，所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度。 激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料(如纸、布、木材、塑料和橡皮等)的切割。,激光切割,31,2、激光熔化切割 激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体(Ar、He、N等)，依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。激光熔化切割不需要使金属完全汽化，所需能量只有汽化切割的110。 激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及其合金等。,激光切割,激光切割分类,32,3、激光氧气切割 激光氧气切割原理类似于氧乙炔切割。
16、它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热；另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出，在金属中形成切口。由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热，所以激光氧气切割所需要的能量只是熔化切割的12，而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。 激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。,激光切割,激光切割分类,33,4、激光划片与控制断裂 激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描，使材料受热蒸发出一条小槽，然后施加一定的压力，脆性材料就会沿小槽处裂开。 控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布，在脆性材料中产生局部热应力，使材料沿小槽断开。,激光切割,激光切割分类,34,四、激光切割特点,1、优点： 切割质量好 切割效率高 切割速度快 非接触式切割 切割材料的种类多 2、缺点 激光切割由于受激光器功率和设备体积的限制，激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材，而且随着工件厚度的增加，切割速度明显下降。 激光切割设备费用高，一次性投资大。,激光切割,35,五、激光切割应用,大多数
