哪些因素影響數(shù)控等離子切割質(zhì)量？一、數(shù)控等離子切割機(jī)工作氣體 數(shù)控等離子切割機(jī)工作氣體與流量是影響切割質(zhì)量效果的一項(xiàng)主要參數(shù)，目前所普遍采用空氣等離子切割僅為眾多工作氣體中的一類，概因使用成本相對(duì)較低而得到廣泛普及，但從加工效果來(lái)說(shuō)的確有所欠缺，我們所指的數(shù)控等離子切割機(jī)工作氣體包括切割氣體和輔助氣體，有些設(shè)備還要求起弧氣體，通常要根據(jù)切割材料的種類，厚度和切割方法來(lái)選擇合適的工作氣體。切割氣體既要保證等離子射流的形成，又要保證去除切口中的熔融金屬和氧化物。過(guò)大的氣體流量會(huì)帶走更多的電弧熱量，使得射流的長(zhǎng)度變短，導(dǎo)致切割能力下降和電弧不穩(wěn)；過(guò)小的氣體流量則使等離子弧失去應(yīng)有的挺直度而使切割的深度變淺，同時(shí)也容易產(chǎn)生掛渣；所以氣體流量一定要與切割電流和速度很好的配合。現(xiàn)在的等離子弧切割機(jī)大多靠氣體壓力來(lái)控制流量，因?yàn)楫?dāng)割炬孔徑一定時(shí)，控制了氣體壓力也就控制了流量。切割一定板厚材料所使用的氣體壓力通常要按照客戶提供的數(shù)據(jù)選擇，若有其它的特殊應(yīng)用時(shí)，氣體壓力需要通過(guò)實(shí)際切割試驗(yàn)來(lái)確定。常用的工作氣體有：氬氣、氮?dú)狻⒀鯕狻⒖諝庖约癏35、氬-氮混合氣體等。 1.空氣中含有體積分?jǐn)?shù)約78％的氮?dú)猓岳每諝馇懈钏纬傻膾煸闆r與用氮?dú)馇懈顣r(shí)很想像；空氣中還含有體積分?jǐn)?shù)約21％的氧氣，因?yàn)檠醯拇嬖冢每諝獾那懈畹吞间摬牧系乃俣纫埠芨撸煌瑫r(shí)空氣也是經(jīng)濟(jì)的工作氣體。但單獨(dú)使用空氣切割時(shí)，會(huì)有掛渣以及切口氧化、增氮等問(wèn)題，而且電極和噴嘴的壽命較低也會(huì)影響工作效率和切割成本。 2.氧氣可以提高切割低碳鋼材料的速度。使用氧氣進(jìn)行切割時(shí)，切割模式與火焰切割很想像，高溫高能的等離子弧使得切割速度更快，但是必須配合使用抗高溫氧化的電極，同時(shí)對(duì)電極進(jìn)行起弧時(shí)的防沖擊保護(hù)，以延長(zhǎng)電極的壽命。 3.氫氣通常是作為輔助氣體與其它氣體混和作用，如的氣體H35（氫氣的體積分?jǐn)?shù)為35％，其余為氬氣）是等離子弧切割能力強(qiáng)的氣體之一，這主要得利于氫氣。由于氫氣能顯著提高電弧電壓，使氫等離子射流有很高的焓值，當(dāng)與氬氣混合使用時(shí)，其等離子射流的切割能力大大提高。一般對(duì)厚度70mm以上的金屬材料，常用氬＋氫作為切割氣體。若使用水射流對(duì)氬＋氫氣等離子弧進(jìn)一步壓縮，還可獲得更高的切割效率。 4.氮?dú)馐且环N常用的工作氣體，在有較高電源電壓的條件下，氮?dú)獾入x子弧有較好的穩(wěn)定性和比氬氣更高的射流能量，即使是切割液態(tài)金屬粘度大的材料如不銹鋼和鎳基合金時(shí)，切口下緣的掛渣量也很少。氮?dú)饪梢詥为?dú)使用，也可以同其它氣體混和使用，如自動(dòng)化切割時(shí)經(jīng)常使用氮?dú)饣蚩諝庾鳛楣ぷ鳉怏w，這兩種氣體已經(jīng)成為高速切割碳素鋼的標(biāo)準(zhǔn)氣體。有時(shí)氮?dú)膺€被用作氧等離子弧切割時(shí)的起弧氣體。 5.氬氣在高溫時(shí)幾乎不與任何金屬發(fā)生反應(yīng)，氬氣等離子弧很穩(wěn)定。而且所使用的噴嘴與電極有較高的使用壽命。但氬氣等離子弧的電壓較低，焓值不高，切割能力有限，與空氣切割相比其切割的厚度大約會(huì)降低25％。另外，在氬氣保護(hù)環(huán)境中，熔化金屬的表面張力較大，要比在氮?dú)猸h(huán)境下高出約30％，所以會(huì)有較多的掛渣問(wèn)題。即使使用氬和其它氣體的混合氣切割也會(huì)有粘渣傾向。因此，現(xiàn)已很少單獨(dú)使用純氬氣進(jìn)行等離子切割。 二、數(shù)控等離子切割機(jī)加工速度 除了工作氣體對(duì)切割質(zhì)量有影響外，切割速度對(duì)數(shù)控等離子切割機(jī)的加工質(zhì)量影響也是很重要的。切割速度：切割速度范圍可按照設(shè)備說(shuō)明選定或用試驗(yàn)來(lái)確定，由于材料的厚薄度，材質(zhì)不同，熔點(diǎn)高低，熱導(dǎo)率大小以及熔化后的表面張力等因素，切割速度也相應(yīng)的變化。主要表現(xiàn)： 1.切割速度適度地提高能改善切口質(zhì)量，即切口略有變窄，切口表面更平整，同時(shí)可減小變形。 2.切割速度過(guò)快使得切割的線能量低于所需的量值，切縫中射流不能快速將熔化的切割熔體立即吹掉而形成較大的后拖量，伴隨著切口掛渣，切口表面質(zhì)量下降。 3.當(dāng)切割速度太低時(shí)，由于切割處是等離子弧的陽(yáng)極，為了維持電弧自身的穩(wěn)定，陽(yáng)極斑點(diǎn)或陽(yáng)極區(qū)必然要在離電弧近的切縫附近找到傳導(dǎo)電流地方，同時(shí)會(huì)向射流的徑向傳遞更多的熱量，因此使切口變寬，切口兩側(cè)熔融的材料在底緣聚集并凝固，形成不易清理的掛渣，而且切口上緣因加熱熔化過(guò)多而形成圓角。 4.當(dāng)速度極低時(shí)，由于切口過(guò)寬，電弧甚至?xí)纭Ｓ纱丝梢?jiàn)，良好的切割質(zhì)量與切割速度是分不開(kāi)的。 三、數(shù)控等離子切割機(jī)切割電流 數(shù)控等離子切割機(jī)切割電流重要的切割工藝參數(shù)，直接決定了切割的厚度和速度，即切割能力，造成影響，正確使用數(shù)控等離子機(jī)進(jìn)行高質(zhì)量的快速切割，必須對(duì)切割工藝參數(shù)進(jìn)行深刻地理解和掌握。 1.切割電流增大，電弧能量增加，切割能力提高，切割速度是隨之增大； 2.切割電流增大，電弧直徑增加，電弧變粗使得切口變寬； 3.切割電流過(guò)大使得噴嘴熱負(fù)荷增大，噴嘴過(guò)早地?fù)p傷，切割質(zhì)量自然也下降，甚至無(wú)法進(jìn)行正常割。 在等離子切割前選用電源的時(shí)候，不能選擇太大或太小的電源。太大的電源，考慮在切割成本上是一種浪費(fèi)，因?yàn)楦揪陀貌涣四敲创蟮碾娏鳌Ｒ膊荒芤驗(yàn)楣?jié)約切割成本預(yù)算，選用等離子電源的時(shí)候，把電流的選擇選得過(guò)小，這樣在實(shí)際切割的時(shí)候也是不能達(dá)到自己的切割要求，這樣對(duì)數(shù)控切割機(jī)本身是一種很大的傷害！嘉倍德科技提醒您要根據(jù)材料的厚度正確選用切割電流和相應(yīng)的噴嘴。 四、數(shù)控等離子切割機(jī)噴嘴高度 數(shù)控等離子切割機(jī)噴嘴高度是指噴嘴端面與切割表面的距離，它構(gòu)成了整個(gè)弧長(zhǎng)的一部分。由于等離子弧切割一般使用恒流或陡降外特征的電源，噴嘴高度增加后，電流變化很小，但會(huì)使弧長(zhǎng)增加并導(dǎo)致電弧電壓增大，從而使電弧功率提高；但同時(shí)也會(huì)使暴露在環(huán)境中的弧長(zhǎng)增長(zhǎng)，弧柱損失的能量增多。 在兩個(gè)因素綜合作用的情況下，前者的作用往往完全被后者所抵消，反而會(huì)使有效的切割能量減小，致使切割能力降低。通常表現(xiàn)是切割射流的吹力減弱，切口下部殘留的熔渣增多，上部邊緣過(guò)熔而出現(xiàn)圓角等。另外，從等離子射流的形態(tài)方面考慮，射流直徑在離開(kāi)割炬口后是向外膨脹的，噴嘴高度的增加必然引起切口寬度加大。所以，選用盡量小的噴嘴高度對(duì)提高切割速度和切割質(zhì)量都是有益的，但是，噴嘴高度過(guò)低時(shí)可能會(huì)引起雙弧現(xiàn)象。采用陶瓷外噴嘴可以將噴嘴高度設(shè)為零，即噴口端面直接接觸被切割表面，可以獲得很好的效果。 五、數(shù)控等離子切割機(jī)電弧功率 數(shù)控等離子切割機(jī)為了獲得高壓縮性的等離子弧切割電弧，切割噴嘴都采用了較小的噴嘴孔徑、較長(zhǎng)的孔道長(zhǎng)度并加強(qiáng)了冷卻效果，這樣可以使得噴嘴有效斷面內(nèi)通過(guò)的電流增加，即電弧的功率密度增大。但同時(shí)壓縮也使得電弧的功率損失加大，因此，實(shí)際用于切割的有效能量要要比電源輸出的功率小，其損失率一般在25％~50％之間，有些方法如水壓縮等離子弧切割的能量損失率會(huì)更大，在進(jìn)行切割工藝參數(shù)設(shè)計(jì)或切割成本的經(jīng)濟(jì)核算時(shí)應(yīng)該考慮這個(gè)問(wèn)題。 在工業(yè)中使用的金屬板厚大多是在50mm以下，在這個(gè)厚度范圍內(nèi)用常規(guī)的等離子弧切割往往會(huì)形成上大下小的割口，而且割口的上邊緣還會(huì)導(dǎo)致切口尺寸精度下降并增加后續(xù)加工量。當(dāng)采用氧和氮?dú)獾入x子弧切割碳鋼、鋁和不銹鋼時(shí)，當(dāng)板厚在10~25mm范圍內(nèi)時(shí)，通常是材料越厚，端邊的垂直度越好，其切割棱邊的角度誤差在1度~4度。當(dāng)板厚小于1mm，隨板厚的減小，切口角度誤差從3度；~4度；增加到15度；~25度；。 一般認(rèn)為，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生原因是由于等離子射流在割口面上的熱輸入不平衡所致，即在割口的上部等離子弧能量的釋放多于下部。這個(gè)能量釋放的不平衡，與很多工藝參數(shù)密切相關(guān)，如等離子弧壓縮程度、切割速度及噴嘴到工件的距離等。增加電弧的壓縮程度可以使高溫等離子射流延長(zhǎng)，形成更為均勻的高溫區(qū)域，同時(shí)加大射流的速度，可以減小切口上下的寬度差。然而，常規(guī)噴嘴的過(guò)度壓縮往往會(huì)引起雙弧現(xiàn)象，雙弧不但會(huì)損耗電極和噴嘴，使切割過(guò)程無(wú)法進(jìn)行，而且也會(huì)導(dǎo)致切口質(zhì)量的下降。另外，過(guò)大的切割速度和過(guò)大的噴嘴高度都會(huì)引起切口上下寬度差的增加。

數(shù)控等離子切割是集數(shù)控、等離子和逆變電源技術(shù)于一體的高新技術(shù)，相對(duì)數(shù)控火焰切割具有切割速度快、效率高、切割面質(zhì)量好、切割尺寸、工件熱變形小等優(yōu)點(diǎn)，在鐵路、船舶、航空和機(jī)械制造等制造業(yè)中得到廣范應(yīng)用。目前，制備車間有兩臺(tái)數(shù)控等離子切割設(shè)備，主要用于長(zhǎng)大配件、形狀復(fù)雜的異形工件的切割下料，尤其是在當(dāng)前公司小批量多品種訂單較多的生產(chǎn)形勢(shì)下，數(shù)控等離子切割的優(yōu)勢(shì)愈加明顯。本文主要針對(duì)數(shù)控切割過(guò)程中出現(xiàn)的常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行原因分析，并提出了解決和控制措施。1.數(shù)控等離子切割的工作原理數(shù)控等離子切割是以高溫、高速的等離子弧為熱源，以壓縮氣體為工作介質(zhì) , 通過(guò)被壓縮氣體電離形成高溫、高速的等離子電弧 , 將被切割的金屬或非金屬局部熔化（或蒸發(fā)），同時(shí)用高速、高壓氣流將已熔化的金屬或非金屬“吹離”基體而形成狹窄而光潔切口的一個(gè)過(guò)程，如圖1所示。圖片圖 1 數(shù)控等離子切割示意2.影響數(shù)控等離子切割的因素分析與控制措施數(shù)控等離子切割常見(jiàn)的質(zhì)量缺陷有：穿孔缺陷、切割變形、熔渣、斷面傾斜以及波紋等。而在實(shí)際生產(chǎn)中影響切割質(zhì)量的因素主要有：切割程序代碼、原材料平面度及內(nèi)應(yīng)力、起收弧缺陷、切割速度、切割順序、弧壓高度等，這些因素控制不當(dāng)都會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，因此如何采取控制措施質(zhì)量缺陷是我們需要解決的主要問(wèn)題。（1）切割程序代碼 數(shù)控等離子切割是通用數(shù)控程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加工的，因此程序代碼的正確與否，直接影響產(chǎn)品切割質(zhì)量。在車間以往的切割生產(chǎn)中，曾發(fā)生過(guò)因程序代碼錯(cuò)誤和錯(cuò)誤調(diào)用產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題。控制措施：解決這一問(wèn)題就要從源頭上加以控制，一是增加數(shù)控程序的校核過(guò)程，確保切割代碼正確性；二是建立程序和圖紙的資源庫(kù)，減少因多次編制造成的錯(cuò)誤概率增加；三是對(duì)程序進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，規(guī)范管理，如：利用物料代碼的性對(duì)程序進(jìn)行編碼，可以避免因程序調(diào)用錯(cuò)誤產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題。（2）原材料的不平度和內(nèi)應(yīng)力 原材料的不平度和內(nèi)在應(yīng)力，對(duì)切割質(zhì)量的影響非常大。目前車間使用的大部分原材料在切割前都要經(jīng)過(guò)預(yù)處理線拋丸除銹和底漆噴涂，尤其是2~8mm的卷板，在經(jīng)過(guò)拋丸處理以后，內(nèi)部應(yīng)力分布不均勻，板材會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形，影響數(shù)控等離子切割的尺寸精度。控制措施：針對(duì)原材料不平度和內(nèi)應(yīng)力，可以在切割前，對(duì)原材料增加一道校平工序，進(jìn)一步釋放板材內(nèi)在應(yīng)力，一般將板材的平面度控制在≤2mm/m2，能夠有效保證切割產(chǎn)品質(zhì)量。（3）起收弧缺陷 起收弧缺陷是等離子切割件中常見(jiàn)的切割缺陷。起弧缺陷一般是由板料不平、工件切割過(guò)程中發(fā)生變形或位移，起弧線、補(bǔ)償值設(shè)置不合理等原因造成的。由于板料不平，工件和母板脫離時(shí)會(huì)向下掉落，掉落瞬間會(huì)被等離子流灼傷，造成起弧缺陷。控制措施：根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置提前收弧時(shí)間，使工件掉落時(shí)剛好停弧或者在編程時(shí)去掉引出線。另外對(duì)于工件切割過(guò)程中發(fā)生變形或位移，產(chǎn)生的起收弧微小缺陷可以通過(guò)設(shè)置四分之一圓弧的起收弧線來(lái)彌補(bǔ)。（4）切割速度 切割速度主要是影響切割斷面的斜度和波紋。切割速度加快會(huì)導(dǎo)致切口斜度變大，過(guò)快會(huì)在切口處出現(xiàn)波紋和毛刺，甚至?xí)o(wú)法切透或斷弧。切割速度過(guò)慢也會(huì)出現(xiàn)毛刺，并會(huì)使切縫變寬，影響工件尺寸與質(zhì)量，降低了切割效率。控制措施：數(shù)控等離子切割不同厚度的鋼板時(shí)，需選擇不同型號(hào)割嘴和耗材，同時(shí)也對(duì)應(yīng)著不同的切割速度和切割參數(shù)設(shè)置。附表是本人針對(duì)精細(xì)等離子切割機(jī)整理的常用板材選擇割嘴和切割速度。精細(xì)等離子常用板材切割速度圖片（5）切割順序 切割順序的選擇對(duì)于保證切割質(zhì)量也非常關(guān)鍵。尤其是在多種配件數(shù)控套裁下料時(shí)，切割順序的選擇將影響整張板材的成品率。在車間D11配件生產(chǎn)中，就出現(xiàn)了因切割順序選擇不當(dāng)造成母材變形產(chǎn)生位移，使后續(xù)產(chǎn)品無(wú)法完成切割情況。控制措施：切割順序選擇應(yīng)遵循先內(nèi)后外，先小后大的原則；即先切割工件內(nèi)輪廓，后切割外輪廓；先切割母材中面積小的零件，后切割大尺寸的零件，可使尺寸大的零件周邊的材料質(zhì)量變輕，有利于減小大尺寸零件切割時(shí)產(chǎn)生的熱變形偏差；此外，在能保證的切割質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量選擇近的切割路線。（6）弧壓高度控制 弧壓高度是指在切割過(guò)程中等離子割炬與工件表面的高度距離，弧壓的高度主要會(huì)影響工件切口的斷面質(zhì)量，因此弧壓控制也很重要，控制不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致斷弧或熔切不透。控制措施：在實(shí)際切割過(guò)程中 ,調(diào)整割炬高度與電弧壓力：割炬高度一般應(yīng)在 3～6mm 之間，根據(jù)實(shí)際板厚與板料的不平度情況微調(diào)割炬高度與電弧壓力，在其他因素不變的情況下可減小切口的斜度，改善切口質(zhì)量，減少斷弧率，達(dá)到更加理想的效果。、3.結(jié)語(yǔ)綜上所述，根據(jù)數(shù)控等離子切割工藝的特點(diǎn)和規(guī)律，通過(guò)采取得當(dāng)措施就可減少切割缺陷、控制切割質(zhì)量。總之，數(shù)控等離子切割機(jī)的切割質(zhì)量控制除了以上提到的因素外還有其它影響因素，需要我們?cè)趯?shí)際操作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并不斷改進(jìn)。隨著數(shù)控技術(shù)自動(dòng)化、柔性化、集成化、高速化的發(fā)展，我們相信數(shù)控切割技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，而數(shù)控等離子切割技術(shù)也將會(huì)越來(lái)越完美。