1. 作動ガス
作動ガスと流量は、切断品質に影響を与える主なパラメータです。現在、空気プラズマ切断の一般的な使用は、多くの作動ガスの1つにすぎません。比較的使用コストが低いため、広く使用されています。効果は確かに不足しています。作動ガスには、ガスと補助ガスが含まれます。一部の機器では、アーク始動ガスも必要です。通常、切断材料の種類、厚さ、切断方法に応じて適切な作業が選択されます。ガス。ガスは、プラズマジェットの形成を保証するだけでなく、切断中の溶融金属と酸化物が除去されることも保証する必要があります。ガス流量が多すぎると、アークの熱が奪われ、ジェットの長さが短くなり、切断能力が低下し、アークが不安定になります。ガス流量が少なすぎると、プラズマアークの真直度が失われ、切断深さが浅くなり、スラグも生成されやすくなります。したがって、ガス流量は、切断電流と速度とよく一致している必要があります。電流 プラズマ切断機 トーチの開口部が固定されている場合、ガス圧によって流量も制御されるため、流量の制御は主にガス圧に依存します。特定の厚さの材料を切断するために使用されるガス圧は、通常、顧客から提供されたデータに従って選択されます。他の特別な用途がある場合は、実際の切断テストによってガス圧を決定する必要があります。
最も一般的に使用される作動ガスは、アルゴン、窒素、酸素、空気、H35、アルゴン窒素混合ガスなどです。
A. 空気には体積比で約 78% の窒素が含まれているため、空気切断によって形成されるスラグは窒素で切断した場合のスラグと非常に似ています。空気には体積比で約 21% の酸素も含まれています。酸素が存在するため、空気は低炭素鋼材料の切断速度も非常に高速です。CNC プラズマ切断機では、空気は最も経済的な作業ガスでもあります。ただし、空気切断のみを使用すると、スラグの垂れ下がり、切断物の酸化、窒素の増加などの問題が発生し、電極とノズルの寿命が短くなるため、作業効率と切断コストにも影響します。
B. 酸素は軟鋼材料の切断速度を上げることができます。酸素を使用して切断する場合、切断モードは 火炎切断高温・高エネルギーのプラズマアークにより切断速度は速くなりますが、高温酸化に耐える電極を使用する必要があり、同時にアーク放電中の衝撃から電極を保護して電極寿命を延ばす必要があります。
C. 水素は通常、他のガスと混合するための補助ガスとして使用されます。たとえば、よく知られているガスH35（水素の体積分率は35％、残りはアルゴン）は、最も強力なプラズマアーク切断能力を持つガスのXNUMXつであり、主に水素の恩恵を受けています。水素はアーク電圧を大幅に高めることができるため、水素プラズマジェットは高いエンタルピー値を持ちます。アルゴンと混合すると、そのプラズマジェット切断能力が大幅に向上します。一般に、厚さがXNUMX〜XNUMXnmの金属材料の場合、 70mm切断ガスとしてはアルゴン＋水素が一般的に使用されています。ウォータージェットを使用してアルゴン＋水素プラズマアークをさらに圧縮すると、より高い切断効率も得られます。
D. 窒素はよく使われる作動ガスです。より高い電源電圧の条件下では、ステンレス鋼やニッケル基合金などの高粘度材料の液体金属を切断する場合でも、窒素プラズマアークはアルゴンよりも安定性が高く、ジェットエネルギーも高くなります。切断の下端のドロスの量も少なくなります。窒素は単独で使用することも、他のガスと混合して使用することもできます。たとえば、自動切断時には窒素または空気が作動ガスとしてよく使用されます。これら2つのガスは、炭素鋼の高速切断の標準ガスになっています。窒素は、酸素プラズマアーク切断の開始ガスとしても使用されることがあります。
E.アルゴンガスは高温で金属とほとんど反応せず、アルゴンプラズマアークは非常に安定しています。また、使用されるノズルと電極の耐用年数は長いです。ただし、アルゴンプラズマアークの電圧は低く、エンタルピー値が高くなく、切断能力には限界があります。空気切断と比較して、切断の厚さは約25％減少します。さらに、アルゴンガス保護環境では、溶融金属の表面張力が比較的大きく、約 30% 窒素環境よりも高いため、スラグが付着する問題が多くなります。アルゴンと他のガスの混合で切断しても、スラグが付着する傾向があります。そのため、現在ではプラズマ切断に純粋なアルゴンのみを使用することはほとんどありません。
2. プラズマ切断速度
作動ガスが切断品質に与える影響に加えて、CNCプラズマ切断機の加工品質に対する切断速度の影響も非常に重要です。切断速度：最適な切断速度範囲は、機器の説明に従って選択するか、実験によって決定できます。材料の厚さ、さまざまな材料、融点、熱伝導率、溶融後の表面張力により、切断速度も異なります。多様性。主な性能：
A. 切断速度を適度に上げると、切断品質が向上します。つまり、切断幅がわずかに狭くなり、切断面が滑らかになり、変形が軽減されます。
B. 切断速度が速すぎるため、切断の線エネルギーが要求値よりも低く、スリット内のジェットが溶融切断溶融物をすぐに吹き飛ばすことができず、大量の後続抵抗が発生します。
C. 切断速度が低すぎる場合、切断場所はプラズマアークの陽極であるため、アーク自体の安定性を維持するために、CNCスポットは必然的にアークに最も近いスリットの近くに伝導電流を見つける必要があり、ジェットの半径方向はより多くの熱を伝達するため、切開が広がります。切開の両側の溶融材料は下端に集まって固まり、掃除しにくいスラグを形成し、切開の上端は加熱されて溶融し、丸い角を形成します。
D. 速度が極端に遅い場合、切断幅が広すぎるためにアークが消えてしまうこともあります。これは、良好な切断品質と切断速度は切り離せない関係にあることを示しています。
3. プラズマ切断電流
切断電流は重要な切断プロセスパラメータであり、切断の厚さと速度、つまり切断能力を直接決定し、高品質の迅速な切断のためのプラズマ切断機の正しい使用に影響を与えるため、切断プロセスパラメータを深く理解し、習得する必要があります。
A. 切断電流が増加すると、アークエネルギーが増加し、切断能力が増加し、それに応じて切断速度も増加します。
B. 切断電流が増加すると、アークの直径が増加し、アークが太くなり、切断が広くなります。
C. 切断電流が大きすぎるとノズルの熱負荷が増加し、ノズルが早期に損傷し、切断品質が自然に低下し、正常な切断もできなくなります。
プラズマ切断の前に電源を選択する場合、大きすぎる電源や小さすぎる電源を選択することはできません。大きすぎる電源の場合、そのような大きな電流はまったく使用できないため、切断コストを考慮すると無駄です。また、切断コストの予算を節約するために、プラズマ電源を選択するときに電流の選択が小さすぎると、実際の切断中に独自の切断要件を満たすことができず、CNC切断機自体に大きな損害を与えます。 Gabortechは、材料の厚さに応じて切断電流と対応するノズルを選択するように注意を促しています。
4. ノズルの高さ
ノズルh8は、ノズル端面と切断面との間の距離を指し、アーク全体の長さの一部を構成する。プラズマアーク切断では、通常、定電流または急降下外部電源を使用する。ノズルh8が増加した後、電流はほとんど変化しないが、アーク長が増加し、アーク電圧が増加し、それによってアーク電力が増加します。しかし、同時に、環境にさらされるアーク長が長くなると、アーク柱によって失われるエネルギーが増加します。
2つの要因の複合効果の場合、前者の役割は後者によって完全に打ち消されることが多いですが、有効な切断エネルギーが減少し、切断能力が低下します。通常、切断ジェットの噴出力が弱まり、切り込みの下部に残留スラグが増加し、上端が過剰に溶融して角が丸くなります。また、プラズマジェットの形状を考慮すると、ジェットの直径はトーチ口を離れた後に外側に拡大し、ノズルのh8が増加すると必然的に切断幅が増加します。したがって、ノズルh8をできるだけ小さく選択することで、切断速度と切断品質を向上させることが有益です。ただし、ノズルh8が低すぎると、ダブルアーク現象が発生する可能性があります。セラミックアウターノズルを使用すると、ノズルh8をゼロに設定できます。つまり、ノズルの端面が切断面に直接接触し、良好な効果が得られます。
5. アークパワー
圧縮性の高いプラズマアーク切断アークを得るために、切断ノズルは、より小さなノズル口径、より長い穴長を使用し、冷却効果を強化し、ノズルを通過する電流の有効断面積、すなわちアークの電力密度を増加させることができる。しかし、同時に、圧縮によりアークの電力損失も増加する。したがって、切断に使用される実際の有効エネルギーは、電源の出力よりも小さくなります。損失率は一般に25％から 50%水圧縮プラズマアーク切断などの一部の方法ではエネルギー損失率が大きくなるため、切断プロセスのパラメータ設計や切断コストの経済計算を行う際には、この問題を考慮する必要があります。
産業で使用される金属板の厚さは、主に 50mmこの厚さの範囲内で従来のプラズマアークで切断すると、大小の切断が発生することが多く、切断の上端も切断サイズの精度が低下し、後続の処理量が増加します。酸素と窒素のプラズマアークを使用して炭素鋼、アルミニウム、ステンレス鋼を切断する場合、プレートの厚さが10〜 25mm通常、材料が厚いほど、端面の直角度は良くなり、刃先の角度誤差は1度～4度になります。板厚がXNUMXmm未満の場合は、 1mm板厚が薄くなると、切込み角度誤差は3°～4°から15°～25°に増加します。
この現象の原因は、切断面におけるプラズマジェットの入熱の不均衡、すなわちプラズマアークのエネルギーが切断面の下部よりも上部で多く放出されることによるものと一般に考えられています。このエネルギー放出の不均衡は、プラズマアークの圧縮度、切断速度、ノズルとワークピース間の距離など、多くのプロセスパラメータと密接に関係しています。アークの圧縮を高めると、高温プラズマジェットが拡張され、より均一な高温領域が形成されると同時に、ジェットの速度が上昇し、上部と下部の切断の幅の差を小さくすることができます。しかし、従来のノズルの過度の圧縮は、多くの場合、二重アークを引き起こし、電極とノズルを消耗してプロセスが不可能になるだけでなく、切断品質の低下にもつながります。さらに、速度が高すぎたり、ノズルのh8が高すぎたりすると、切断の上部と下部の幅の差が大きくなります。
