数控等离子切割机穿孔技术与气体流量特点

   数控等离子切割机的切割参数中，等离子切割的穿孔能力是十分重要的一项，不同的切割厚度不仅影响到数控等离子切割机的采购成本，同时也对切割工艺的设计带来了影响。以目前全球等离子切割机应用技术来看，其穿孔厚度已经可以达到150MM厚度，但从实际工业生产应用来说，厚度大于30MM范围以上已经不太适合采用等离子切割机加工，其切割成本投入是相当巨大的。

    任何一种热切割技术，除少数情况可以从板边缘开始外，一般都必须在板上穿一个小孔。之前在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一个孔，然后再用激光从小孔处开始进行切割。对于没有冲压装置的激光切割机有两种穿孔的基本方法：

　　爆破穿孔——材料经连续激光的照射后在中心形成一个凹坑，然后由与激光束同轴的氧流很快将熔融材料去除形成一个孔。一般孔的大小与板厚有关，爆破穿孔平均直径为板厚的一半，因此对较厚的板爆破穿孔孔径较大，且不圆，不宜在加工精度要求较高的零件上使用，只能用于废料上。此外由于穿孔所用的氧气压力与切割时相同，飞溅较大。

　　脉冲穿孔——采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化，常用空气或氮气作为辅助气体，以减少因放热氧化使孔扩展，气体压力较切割时的氧气压力小。每个脉冲激光只产生小的微粒喷射，逐步深入，因此厚板穿孔时间需要几秒钟。一旦穿孔完成，立即将辅助气体换成氧气进行切割。这样穿孔直径较小，其穿孔质量优于爆破穿孔。为此所使用的激光器不但应具有较高的输出功率；更重要的是光束的时间和空间特性，因此一般横流CO2激光器不能适应激光切割的要求。此外脉冲穿孔还须要有较可靠的气路控制系统，以实现气体种类、气体压力的切换及穿孔时间的控制。

    数控等离子切割机使用中，以氩氢气作为辅助切割的相对较少，主要用于一些有色金属材料的切割加工，由于使用成本相比空气等离子切割大，不少企业在初次接触氩氢等离子切割会显得陌生。

    下面将为您详细介绍的工作气体是工作气体包括切割气体和辅助气体，有些设备还要求起弧气体，通常要根据切割材料的种类，厚度和切割方法来选择合适的工作气体。切割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，导致切割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切割的深度变浅，同时也容易产生挂渣；所以气体流量一定要与切割电流和速度很好的配合。现在的等离子弧切割机大多靠气体压力来控制流量，因为当枪体孔径一定时，控制了气体压力也就控制了流量。切割一定板厚材料所使用的气体压力通常要按照设备厂商提供的数据选择，若有其它的特殊应用时，气体压力需要通过实际切割试验来确定。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、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，切割能力有限，与空气切割相比其切割的厚度大约会降低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切割也会有粘渣倾向。因此，现已很少单独使用纯氩气进行等离子切割。

　　2、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）是等离子弧切割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，其等离子射流的切割能力大大提高。一般对厚度70mm以上的金属材料，常用氩＋氢作为切割气体。若使用水射流对氩＋氢气等离子弧进一步压缩，还可获得更高的切割效率。

　　在采用脉冲穿孔的情况下，为了获得高质量的切口，从工件静止时的脉冲穿孔到工件等速连续切割的过渡技术应加以重视。从理论上讲通常可改变加速段的切割条件，如焦距、喷嘴位置、气体压力等，但实际上由于时间太短改变以上条件的可能性不大。在工业生产中主要采用改变激光平均功率的办法比较现实，具体方法是改变脉冲宽度；改变脉冲频率；同时改变脉冲宽度和频率。实际结果也表面这类等离子切割穿孔效果是最好的。