高效等离子弧切割设备的优化

等离子切割设备包括电源、控制箱、水路系统、气路系统及割炬等几部分，其设备组成如图13-12所示。

图13-12 等离子弧切割设备组成示意图

1.电源

等离子弧切割均采用具有陡降外特性的直流电源，并采用直流正接。要求具有较高的空载电压，一般空载电压在150～400V之间。电源类型有两种：一种是等离子弧切割设备专用弧焊整流器型电源；另一种可用两台以上普通弧焊发电机或弧焊整流器串联。

（1）专用弧焊整流器型电源 专用的切割电源如ZXG2-400型弧焊整流器，其空载电压为300V，额定电流400A，它是LG-400-1型等离子弧切割机的电源。

目前，国产等离子弧切割机电源按额定电流有100A及100A以下、250A、400A、500A和1000A等类型。前两种主要用于空气等离子弧切割。其中100A以下的也有晶体管逆变式，还有小电流等离子弧切割和焊条电弧焊两用逆变式电源。

（2）两台以上普通直流弧焊机串联使用 在没有专用等离子切割电源时可将两台以上的直流弧焊机或整流弧焊机串联使用，以获得较高的空载电压。一般当两台焊机串联时，切割厚度可达40～50mm，三台焊机串联时，切割厚度可达80～100mm。

直流弧焊机串联的方法是：只要都是陡降外特性的焊机，工作电流又在额定范围内，就可以用电缆将前一台的“+”端和后一台的“-”端连接起来，最后剩下的一个“+”端和一个“-”端分别接到工件和割炬上。但要注意的是：当用AX1—500型直流换焊机串联作为等离子弧切割电源时，应调整到每台焊机空载电压相等，否则会造成某台直流弧焊机电压反向或为零而影响切割的进行。

2.控制箱

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、水压开关等。

1）等离子弧切割过程的控制程序如图13-13所示。(www.xing528.com)

图13-13 等离子弧切割过程的控制程序

2）高频振荡器的作用。高频振荡器是用来引弧的。上述小气流是为了产生小电弧供电离气体的。在钨极与喷嘴间加上一个较低电压，当把高频加在钨极和喷嘴之间时，便引燃了电极和喷嘴间的小电弧。由于电流很小（20～50A），故喷嘴不至于烧毁。小电流被小气流吹出喷嘴，形成一定长度的焰流，用来在工件上对准切割位置。当在电极与工件间通过大电流（同时接通大气流）后，小电弧便转变成高能量的等离子弧，此时高频电路和小电弧电路全部断开，以免烧坏喷嘴。

3.水路系统

由于等离子弧切割的割炬在10000℃以上的高温下工作，为保持正常切割必须通水冷却，用以冷却喷嘴、电极，还冷却限制非转移型弧电流的水冷电阻。冷却水流量应大于2～3L/min，水压为0.15～0.2MPa。水管设置不宜太长，一般自来水即可满足要求，也可采用循环水。要求强迫冷却的大功率等离子弧，其水流量应在10L/min以上，可用水泵供应。

为防止工作时未通水而烧坏喷嘴，通常在水路系统中有一个水压开关。水压开关出水的孔径应小于进水口孔径，通水时靠进出的压力差将橡皮薄膜顶起，使常开触头接通。断水和水流不足时，触点断开，切割机不能起动或中断正在进行的切割过程。水压开关应装在水路系统的最后，并且位置不宜过低，以防出水胶管被踩踏、受压、受阻，或者高于水压开关的出水胶管中积水形成压力差，使水压开关误动作。

4.气路系统

气路系统的气体用于防止钨极氧化，压缩电弧和保护喷嘴不被烧毁，必须保证气路系统畅通无阻，输出气体的管路不宜太长，气体工作压力一般调到0.25～0.35MPa。流量计安装在各气阀的后面，使用的流量不要超过所用流量计量程的一半，以免电磁气阀接通瞬间冲击损坏流量计。

5.割炬

割炬是产生等离子弧的装置，也是直接进行切割的工具，割炬分为小车（自动）割炬和手动割炬。它们的结构相同，只是前者没手柄、操作开关和隔热挡板。