数控等离子切割机的等离子弧切割与弧发生装置的原理

 等离子切割过程与气割原理有本质的区别，它是一个物理切割的过程，利用等离子弧的高温将割缝处金属熔化，并用高速焰流将其吹走， 随着割嘴的移动从而形成狭窄缝隙把材料分开，等离子弧又称作压缩电弧，一种导电截面收缩的比较小，从而能量更加集中的电弧。

(一) 等离子弧切割原理
1.  等离子弧的产生
产生的原理与焊接用电弧基本相同
电弧是一种稳定的气体放电形式，是电流通过气体的现象
 通常情况下，气体是良好的绝缘体
 在外加能量作用下，气体中一些原子放出电子而变成正离子——电离
电弧产生的原理
 外加能量的大小，用电离电位表示
 根据外界供给能量的方式，气体电离可以分为三种形式
    光电离、碰撞电离和热电离
 电弧中气体的电离主要是热电离
 气体电离的程度用电离度表示：离子或电子的密度与电离前中性粒子的密度之比
 电离度低于0.1%的气体被称作弱电离体，其性质与未电离气体接近
电离气体的性质
 电离度达到1%时，气体导电性接近充分电离气体
 等离子弧的温度及电离度比普通焊接电弧有明显的提高
 等离子弧的导电性能没有显著变化
 等离子弧弧柱的截面尺寸比较小，它的电阻往往很大
 决定气体电离度的主要因素是温度
等离子体的定义
 在30000K时，各种气体几乎都变成离子，处于完全电离状态
 处于完全电离状态的气体便是所谓的“等离子体”
 这种气体完全由带电粒子组成，具有很强的导电能力，呈现出明显的电磁性能，但其整体却保持着电中性
 物质存在的第四态

2. 等离子弧发生装置的原理

热收缩效应(1)
 电弧通过喷嘴孔道在钨极和被切割金属之间燃烧
 弧柱受冷气流及水冷喷嘴孔道壁的冷却作用

热收缩效应(2)
 冷却气体的这种作用被称为“热收缩效应”
 在已缩小的截面上通过同样的电流，须提高供给电压
磁收缩效应
 等离子弧电流达到相当数值时，弧柱电流产生的磁场对弧柱截面积进一步压缩
 这种作用称为“磁收缩效应”
 自由燃烧电弧也存在磁收缩效应
 等离子弧有较高的电流密度，而且以热收缩做前提，所以磁收缩效应更强

机械收缩效应
 喷嘴孔道的孔径对弧柱产生强制压缩作用
 电弧周围的压缩气流或水流也对弧柱产生强制压缩作用

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