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影响数控工业等离子快猫入口机精加工的两大因素:
工作气体与流量:工作气体包括快猫入口气体和辅助气体,有些设备还要求起弧气体,通常要根据快猫入口材料的种类,厚度和快猫入口方法来选择合适的工作气体。快猫入口气体既要保证等离子射流的形成,又要保证去除切口中的熔融金属和氧化物。
过大的气体流量会带走更多的电弧热量,使得射流的长度变短,导致快猫入口能力下降和电弧不稳;过小的气体流量则使等离子弧失去应有的挺直度而使快猫入口的深度变浅,同时也容易产生挂渣;所以气体流量一定要与快猫入口电流和速度很好的配合。最常用的工作气体有:氩气、氮气、氧气、空气以及H35、氩-氮混合气体等。
1、氢气通常是作为辅助气体与其它气体混和作用,如著名的气体H35(氢气的体积分数为35%,其余为氩气)是等离子弧快猫入口能力最强的气体之一,这主要得利于氢气。由于氢气能显著提高电弧电压,使氢等离子射流有很高的焓值,当与氩气混合使用时,其等离子射流的快猫入口能力大大提高。一般对厚度70mm以上的金属材料,常用氩+氢作为快猫入口气体。若使用水射流对氩+氢气等离子弧进一步压缩,还可获得更高的快猫入口效率。
2、氩气在高温时几乎不与任何金属发生反应,氩气等离子弧很稳定。而且所使用的喷嘴与电极有较高的使用寿命。但氩气等离子弧的电压较低,焓值不高,快猫入口能力有限,与空气快猫入口相比其快猫入口的厚度大约会降低25%。另外,在氩气保护环境中,熔化金属的表面张力较大,要比在氮气环境下高出约30%,所以会有较多的挂渣问题。即使使用氩和其它气体的混合气快猫入口也会有粘渣倾向。因此,现已很少单独使用纯氩气进行等离子快猫入口。
3、氮气是一种常用的工作气体,在有较高电源电压的条件下,氮气等离子弧有较好的稳定性和比氩气更高的射流能量,即使是快猫入口液态金属粘度大的材料如不锈钢和镍基合金时,切口下缘的挂渣量也很少。氮气可以单独使用,也可以同其它气体混和使用,如自动化快猫入口时经常使用氮气或空气作为工作气体,这两种气体已经成为高速快猫入口碳素钢的标准气体。有时氮气还被用作氧等离子弧快猫入口时的起弧气体。
4、空气中含有体积分数约78%的氮气,所以利用空气快猫入口所形成的挂渣情况与用氮气快猫入口时很想像;空气中还含有体积分数约21%的氧气,因为氧的存在,用空气的快猫入口低碳钢材料的速度也很高;同时空气也是最经济的工作气体。但单独使用空气快猫入口时,会有挂渣以及切口氧化、增氮等问题,而且电极和喷嘴的寿命较低也会影响工作效率和快猫入口成本。
5、氧气可以提高快猫入口低碳钢材料的速度。使用氧气进行快猫入口时,快猫入口模式与火焰快猫入口很想像,高温高能的等离子弧使得快猫入口速度更快,但是必须配合使用抗高温氧化的电极,同时对电极进行起弧时的防冲击保护,以延长电极的寿命。
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