等離子體加工
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- 等離子體加工 等離子體加工技術是一種先進制造技術,等離子體加工是當前世界上先進的加工工藝。由于它具備精密制造、切削力小、刀具壽命長、速度快、效率高等優點,所以在工業生產中解決了許多常規方法無法解決的難題。等離子體加工可以加工大多數金屬材料和非金屬材料。
【關鍵詞】等離子體加工的原理 等離子體加工的特點 等離子體加工技術的應用
1引言
等離子體加工與其他加工方法相比,最大區別是它具有溫度高、能量密度大及高適應性的特點。同時還具有加工面質量好、加工速度快、加工過程容易實現自動化控制等優點。因此,目前等離子體加工已廣泛地應用于切割、焊接、航空、化工、輕工、電器與電子、石油、冶金和醫學等工業領域。
2.等離子加工的原理
等離子體加工又稱為等離子弧加工(plasmaarc machining,簡稱PMA),是利用電弧放電使氣體電離成過熱的等離子氣體流束,靠局部熔化及氣體去除材料的。等離子體又被稱為物質的第四種狀態,物質通常以氣、液、固三種狀態存在。等離子體是高溫電離的氣體,它由氣體原子或分子在高溫下獲得能量電離之后,離解成帶正電荷的離子和帶負電荷的自由電子,整體的正負離子數目和正負電荷仍相等,因此稱為等離子體。
等離子體具有極高的能量密度,主要由:機械壓縮效應、熱收縮效應和磁收縮效應等造成的。
機械壓縮效應
電弧在被迫通過噴嘴通道噴出時,通常對電弧產生機械壓縮作用,而噴嘴通道的直徑和長度對機械壓縮效應的影響很大。
熱收縮效應
噴嘴內部通入冷卻水,使噴嘴內壁受到冷卻,溫度降低,因而靠近內壁的氣體電離度急劇下降,導電性差,電弧中心導電性能好,電離度高,電弧電流被迫在電弧中心高溫區通過,使電弧的有效截面縮小,電流密度大大增加。這種因冷卻而形成的電弧截面縮小作用,就是熱收縮效應,一般高速等離子氣體流量越大,壓力越大,冷卻越充分,則熱收縮效應越強烈。
磁收縮效應
由于電弧電流周圍磁場的作用,迫使電弧產生強烈的收縮作用,使電弧變得更細,電弧區中心電流密度更大,電弧更穩定而不擴散。
上述三種壓縮效應的綜合作用,使等離子體能量高度集中,電流密度、等離子體電弧的溫度都很高,達到11000~28000攝氏度,氣體的電離度也隨著劇增,并以極高的速度(約800~2000m/s)從噴嘴孔噴出,具有很大的沖擊力,當達到金屬表面時,可以釋放出大量的能量,加熱和融化金屬,并將融化了的金屬材料吹除。
等離子體加工有時叫做等離子體電弧加工或等離子體電弧切割。
等離子體加工的特點
等離子電弧不但具有溫度高、能量密度大的優點,而且焰流可以控制。適當的調節功率大小、氣體類型、氣體流量、進給...