提升等离子弧切割质量的方法

等离子弧切割切口质量主要以切口宽度、切口垂直度、切口表面粗糙度、切纹深度、切口底部熔瘤及切口热影响区硬度和宽度来评定。等离子弧切口的表面质量介于氧-乙炔切割和带锯切割之间，当板厚在100mm以上时，因较低的切割速度下熔化较多的金属，往往形成粗糙的切口。

良好切口的标准是：其宽度要窄，切口横断面呈矩形，切口表面光洁，无熔渣或挂渣，切口表面硬度应不妨碍切后的机加工。

1.切口宽度和平面度

切口宽度是指由切割束流造成的两个切割面在切口上缘的距离。在切口上缘熔化的情况下，切口宽度是指紧靠熔化层下两切割面的距离。

等离子弧往往自切口的上部较下部切去较多的金属，使切口端面稍微倾斜，上部边缘一般呈方形，但有时稍呈圆形。等离子弧切割的切口宽度比氧-乙炔切割的切口宽度宽1.5～2倍，随板厚增加，切口宽度也增加。对板厚在25mm以下的不锈钢或铝，可用小电流等离子弧切割，切口的平直度是很高的，特别是切割厚度8mm以下的板材，可以切出小的棱角，甚至不需加工就可直接进行焊接，这是大电流等离子弧切割难以得到的。这对薄板不规则曲线下料和切割非规则孔提供了方便。

切割面平面度是指所测部位切割面上的最高点和最低点按切割面倾角方向所作两条平行线的间距。

等离子弧切口表面存在0.25～3.80mm厚的熔化层，但切口表面化学成分没有改变。如切割含Mg的质量分数为5%的铝合金时，虽有0.25mm厚的熔化层，但成分未变，也未出现氧化物。若用切割表面直接进行焊接也可以得到致密的焊缝。切割不锈钢时，由于受热区很快通过649℃的临界温度，使碳化铬不会沿晶界析出。因此，用等离子弧切割不锈钢是不会影响其耐蚀性的。

2.切口熔瘤消除方法

在切割面上形成的宽度、深度及形状不规则的缺口，使均匀的切割面产生中断。切割后附着在切割面下缘的氧化铁熔渣称为挂渣。

以不锈钢为例，由于不锈钢熔化金属流动性差，在切割过程中不容易把熔化金属全部从切口吹掉。不锈钢导热性差，切口底部容易过热，这样切口内残留有未被吹掉的熔化金属，就和切口下部熔合成一体，冷却凝固后形成所谓的熔瘤或挂渣。不锈钢的韧性好，这些熔瘤十分坚韧，不容易去除，给机械加工带来很大困难。因此，去除不锈钢等离子弧切割的熔瘤是一个比较关键的问题。

在切割铜、铝及其合金时，由于其导热性好，切口底部不易和熔化金属重新熔合。这些熔瘤虽“挂”在切口下面，但很容易去除。

采用等离子弧切割工艺时，去除熔瘤的具体措施如下：

1）保证钨极与喷嘴的同心度。钨极与喷嘴的对中不好，会导致气体和电弧的对称性被破坏，使等离子弧不能很好地压缩或产生弧偏吹，切割能力下降，切口不对称，引起熔瘤增多，严重时引起双弧，使切割过程不能顺利进行。(www.xing528.com)

2）保证等离子弧有足够功率。等离子弧功率提高，即等离子弧能量增加，弧柱拉长，使切割过程中熔化金属的温度提高和流动性好，这时在高速气流吹力的作用下，熔化金属很容易被吹掉。增加弧柱功率可提高切割速度和切割过程的稳定性，使得有可能采用更大的气流量来增强气流的吹力，这对消除切口熔瘤十分有利。

3）选择合适的气体流量和切割速度。气体流量过小，吹力不够，容易产生熔瘤。当其他条件不变时，随着气体流量增加，切口质量得到提高，可获得无熔瘤的切口。但过大的气体流量却导致等离子弧变短，使等离子弧对工件下部的熔化能力变差，割缝后拖量增大，切口呈V形，反而又容易形成熔瘤。

3.避免双弧的产生

转移型等离子弧的双弧现象的产生与具体的工艺条件有关。等离子弧切割中，双弧的存在必然导致喷嘴的迅速烧损，轻者改变喷嘴孔道的几何形状，破坏电弧的稳定条件，影响切割质量；重者使喷嘴被烧损而漏水，迫使切割过程中断。为此，等离子弧切割与等离子弧焊接一样，必须从影响双弧形成的因素着手避免双弧的出现。

4.大厚度切割质量

生产中已能用等离子弧切割厚度为100～200mm的不锈钢，为了保证大厚度板的切割质量，应注意以下工艺特点：

1）随切割厚度的增加，需熔化的金属也增加，因此所要求的等离子弧功率比较大。切割厚度80mm以上的板材，功率一般为50～100kW。为了减少喷嘴与钨极的烧损，在相同功率时，以提高等离子弧的切割电压为宜。为此，要求切割电源的空载电压在220V以上。

2）要求等离子弧呈细长形，挺度好，弧柱维持高温的距离要长。即轴向温度梯度要小，弧柱上温度分布均匀。这样，切口底部能得到足够的热量保证割透。如果再采用热焓值较大、热传导率高的氮、氢混合气体就更好了。

3）转弧时，由于有大的电流突变，往往会引起转弧过程中电弧中断、喷嘴烧坏等现象，因此要求设备采用电流递增转弧或分极转弧的办法。一般可在切割回路中串入限流电阻（约0.4Ω），以降低转弧时的电流值，然后再把电阻短路掉。

4）切割开始时要预热，预热时间根据被切割材料的性能和厚度确定。对于不锈钢，当工件厚度为200mm时，要预热8～20s；当工件厚度为50mm时，要预热2.5～3.5s。大厚度工件切割开始后，要等到沿工件厚度方向都割透后再移动割炬，实现连续切割，否则工件将切割不透。收尾时要待完全割开后才断弧。大厚度工件切割的工艺参数见表13-17。

表13-17 大厚度工件切割的工艺参数