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常用等离子切割方法及其选用
摘要:本文概述了压力容器常用材料不锈钢、铝、碳钢的几种常用等离子切割方法及其工艺特性和切割参数,以及针对不同材料和切割要求的等离子切割方法选用。
关键词:等离子切割方法;工艺特性;工作气体;切割速度;切割特性
不锈钢、铝和碳钢为压力容器的常用材料,其下料方法有很多种,等离子切割以其高效、应用范围广、切割面光洁、热变形小及适合加工各种形状等特点,成为最常用的下料方法,在压力容器的制造中起着重要的作用。
由于等离子切割是以工作气体作为导电介质,携带热量、熔化加工金属并吹除切口中的熔融金属来达到切割目的的,因此不同的工作气体对等离子的切割特性、质量、速度等方面都有明显的影响。下面介绍几种常用等离子切割方法及其工艺特性和切割不同材料时等离子切割方法选用。
1 常用等离子切割方法及其工艺特性
等离子空气切割法
等离子空气切割法以干燥的压缩空气作为加工气体,主要用于切割碳钢,也可用于切割不锈钢和铝。由于空气主要由氮气和氧气组成,切割碳钢时,切口中氧与铁的放热反应提供了附加的热量,同时生成表面张力低、流动性好的FeO熔渣,改善了切口中熔融金属的流动性,因此不但切割速度较快,而且切割面较光洁,切口下缘基本不粘渣,切割面斜角较小。切
割不锈钢和铝时,氧与不锈钢中的铬和铝起反应,其切割面较粗糙,一般对切割表面质量要求较高时不采用这种加工方法。
等离子空气切割法主要存在以下缺点:
(1)切割面上附有氮化层,焊接时焊缝中会产生气孔,因此用于焊接的切割边,需用砂轮打磨,去除氮化层。
(2)由于存在氧化作用,电极和喷嘴易损耗,使用寿命较短。
由于压缩空气的成本较低,这种切割方法在大批量的非焊接碳钢板的切割中使用较为广泛。其不同电流强度下,常用板厚和切割速度之间的关系如图1所示。
等离子氧气切割法
等离子氧气切割法以氧气作为工作气体,主要用于切割碳钢、铝。氧的离解热高、携热性好,粒子复合时的放热量大,投入切割的热量多,因此可获得较高的切割速度。在加工碳钢时,因切割过程中的铁—氧反应提供了大量的附加热量,促进了切割速度的进一步提高。
与等离子空气切割法相比,等离子氧气切割法在切割碳钢时有以下优点:
(1)切割速度更快;
(2)切割面更光洁,呈金属光泽,尤其是无氮化层,切割后可直接用于焊接;
(3)切口下缘不粘渣;
(4)切割变形小,精度高。
等离子氧气切割法也存如下缺点:
(1)因氧化作用强, 电极损耗更快,使用寿命短;
(2)切割面斜角较大。
其不同电流强度下,常用板厚和切割速度之间的关系如图2、图3所示。
1. 3 等离子氮气切割法
等离子氮气切割法以氮气作为工作气体, 主要用于切割不锈钢。氮的导热和携热性能较好,弧柱也较长,因此具有较好的切割能力。但切割的表面质量不是很好,且切割面有氮化物。相对氧气而言,氮气的价格较低,因此这种切割方法一般只用于对切割表面质量要求不高且不直接用于焊接的不锈钢下料。其不同电流强度下,常用板厚和切割速度之间的关系如图4所示。
1. 4 等离子氩—氢气切割法
等离子氩—氢气切割法以氩和氢的混合气体作为工作气体,主要用于切割不锈钢和铝。氩易电离,可形成稳定的等离子弧,加之原子量大,等离子流的动量也大。而