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等離子切割機原理及維修
一:等離子弧的產生和特點:
等離子弧是由等離子體組成,等離子體是物質的第四態,是充分電離的氣體,其中正負電荷數量相等,就其整體來說是中性的.等離子弧是將普通電弧進行強迫壓縮,集中而獲得的比普通電弧溫度更高(達15000~30000度),能量更集中的熱源.
等離子弧是經過三種形式的壓縮效應得到的:在鎢極和工件間的電弧通過噴嘴的細孔道,產生機械壓縮效應,而噴嘴是通水強迫冷卻的,產生了熱壓縮效應;同時由于電弧周圍存在著磁場,使電弧又受到了電磁收縮效應,這樣將電弧壓縮成能量高度集中的高溫等離子弧焰.同時噴嘴孔道內弧柱周圍的冷卻氣體被弧柱加熱,在噴嘴孔道內形成高溫高壓氣體,從噴嘴向大氣中高速噴出,使等離子弧的焰流在孔道內出口處具有很高的速度(可達到聲速或超聲速),表現出強大的沖擊力.
二、等離子切割的原理與應用
切割，一般指的是金屬的切割。等離子弧切割是利用極細而高溫的等離子弧，使局部金屬迅速熔化，再用氣流把熔化的金屬吹走的切割方法。等離子弧切割由于切割效率高、損耗低、適用范圍廣等優點已廣泛應用于各類工程建設、制造等行業。
三、等離子切割的起弧方式
等離子弧切割一般有兩種起弧方式：
1.接觸式：即把與極針絕緣的噴嘴貼在工件（聯接切割電源正端）上，然后把高頻高壓電流加到聯接電源負端的電極針（鎢針），使極針噴出電弧，電弧在電壓、氣壓、磁場作用下形成等離子弧，通過大電流維持等離子弧穩定燃燒，然后稍抬高噴嘴（避免熾熱的工件損壞噴嘴），開始切割。這種切割方式多適用于小電流小功率的切割機
2.轉移弧式（維弧式）：即把電源正端通過一定的電阻和繼電器開關聯接到噴嘴上，使得極針與噴嘴間形成電弧（由于有電阻限流，電弧較小），然后把噴嘴靠近直接聯接電源正端的工件上，極針與工件間便形成能量更大的電弧，電弧被壓縮后形成等離子弧，而噴嘴與電源正端的聯接被斷開，開始切割。轉移弧式切割方式可以避免電弧在氣壓的作用下偏離噴嘴中心而損壞噴嘴。此種方式適用于大功率切割機。
四、切割機的技術參數:
等離子弧切割機采用具有陡降的外特性的直流電源,電源空載電壓一般在150~400伏之間,電源類型是專用的硅整流器電源.切割機輸出要求有較高的電壓(一般100~180伏)而電流較小.(一般為30~160安)。相對于焊機，切割機的技術參數有所改變：
1） 主變壓器匝數比變小，以得到較高的輸出電壓
2） 慢（緩）起動時間變長，以保證氣體的供給與氣壓
3） 反饋增益變小，反饋運放增益由開環增益變為閉環增益；
4） 占空比變大（90%以上），以得到較高的輸出電壓
5） 電抗器阻抗變大，以防高頻干擾并保證控制繼電器可靠的關斷。
五、電氣控制部分:
切割電源包括主電路及控制電路兩部分，主電路包括接觸器，高漏抗的三相電源變壓器，三相橋式整流器，高頻引弧線圈及保護元件等組成。由高漏抗引成陡降的電源外特性。控制電路通過割炬上的按鈕開關來完成整個切割工藝過程：
預通氣—主電路供電—高頻引弧—切割過程—息弧—停止。主電路的供電由接觸器控制；氣體的通斷由電磁閥控制；由控制電路控制高頻振蕩器引燃電弧，并在電弧建立后使高頻停止工作。此外，控制電路尚具備以下內部鎖定功能：熱控開關動作，停止工作 。
六、等離子切割機的工作原理:
接通電源開關后，三相漏抗變壓器、整流橋得電后輸出l20～180V(機型不同．電壓不同)的空載直流電壓處于待機狀態。接通工作開關后，控制組件得電，如果此時按下切割開關(附在供氣、電的噴嘴頭部)，供氣電磁閘打開供氣，同時接通高壓逆變組件電源。若此時沒有進行切割，放電間隙即行釋放部分高壓以免擊穿工作整流管，如果此時已接上導線到工件并且噴嘴已接近需切割的金屬制品，氣流在高壓電場作用下被電離．一百多伏的電壓即沿著電離子通路形成電弧，在離子、電壓、電弧、氣壓的作用下金屬迅速熔化，從而達到切割金屬的目的。
七、等離子切割機的故障與維修:
1．沒有高頻引導弧。
檢查高頻引弧電路，首先檢查110VAC，并觀察G1，G2之間是否有放電火花存在。若沒有，一般是110VAC沒過來或固定G1，G2膠木板受潮，受潮后G1，G2不能放電和產生高壓。用電吹風吹干膠木板，恢復110VAC。若仍無引導弧，應檢查高頻引弧線，由于高頻的集膚效應，高頻線與噴嘴內的導電環接觸不好或因為密封圈的原因與冷卻水短路都不會有高頻。拆開割槍，緊固高頻線或更換密封圈，一般都能解決問題。
2．沒有切割弧。
在觀察到有高頻火花的情況下，先檢查是否有400VDC開路電壓。若沒有，檢查三相電源是否缺相。再檢查電源箱內的大功率可控硅及觸發電路板。如果電源正常，打開PLC控制盒，檢查PLC的輸入、輸出信號。輸入包括冷卻水、切割水流量信號，氮氣、氧氣壓力信號。沒有冷卻水、切割水流量信號，應更換冷卻水泵、切割水泵；沒有氮氣、氧氣壓力信號應檢測氮氣、氧氣源，并檢查管路是否有泄漏。如啟動條件都滿足，則要檢查割槍，電極桿內密封圈或噴嘴上密封圈損壞都會有水滲到電極、噴嘴之間的空腔內，導致直流電源與噴嘴短路，無法與工件形成回路。更換密封圈，重新裝配割槍即能解決問題。
3．切割質量差。
表現為割不穿工件，或掛渣多，割縫不均勻，這是主弧沒有受到足夠的壓縮，弧柱變粗，穿透力不足造成的，主要原因是切割氣壓力不足或切割氣管道有漏。檢查控制切割氣的組合電磁閥，組合開關和氣管，如果使用仿制的噴嘴，其參數不對，造成電極噴嘴之間氣流紊亂也會出現這種情況。
4.40A等離子切割機．只能切割很薄的鐵板，切割較厚的鐵板時只能打出一個坑點后死火。
因為其他正常，斷定是切割電流不足，重點查漏抗變壓器和整流器。經仔細檢查，整流部分正常，發現三相漏抗變壓器副邊繞組內層已發黑燒斷。此變壓器是由硅鋼片疊壓成的三個心柱與上下各兩個橫軛組合焊接而成，需用手砂輪割開焊口取出橫軛才能拆下線圈(實測是2mmx4mm扁鋁線86匝)。購進同型號鋁線后按原樣繞制，經浸漆烘干后裝配(注意：裝配時線圈與鐵芯間要有良好的絕緣，并且要安裝得盡量緊，硅鋼片對合時要用夾具壓嚴接口才能焊接，以免增大損耗)。完成后試機一切正常。分析損壞的原因是線圈松動在電磁力作用下與鐵芯相擦，引起線圈短路燒斷。
5.40A等離子切割機不能點火。
試機檢查無高壓打火聲．此機已使用年余，用壓縮空氣噴凈里面灰塵后．看出是高壓包高壓整流輸出的濾波瓷片電容(兩串兩并，4kW/2200pF)下面的兩只已裂開，上面的兩只中一只已漏電(用2500V搖表測。只有0.5Mn)。市場上無此種電容，從舊的電擊槍拆下2000pF／10kV聚丙稀電容，換上后試機正常(注：拆前不管是否有高壓．都要先放電)。
6.40A等離子切割機，工作中突然熄火，約半分鐘后有油漆焦臭味發出，并有低頻哼聲。
此機是新機，僅使用十余天，尚在保修期內，由于用戶已自行拆開，經銷商不愿保修。拆機檢查，漏抗變壓器中間芯柱上原副線圈已略有變色(說明溫度已太高)，試開機十幾秒鐘后發熱很大，斷定有短路或負載過重，用絕緣柄螺絲刀桿進行間隙放電(這點要切記)，拆下副繞組到整流橋的連線，再通電試機，變壓器繞組已不再發熱。試按切割開關，高壓及供氣正常。關機放電后測出是兩個三相整流半橋中一個已擊穿。換后試機正常。
7.火花發生器不能自動斷弧
等離子切割機工作時，首先要引燃等離子弧，由高頻振蕩器激發電極與噴嘴內壁之間的氣體，產生高頻放電，使氣體局部電離而形成小弧，這一小弧受壓縮空氣的作用，從噴嘴噴出以引燃等離子弧，這是火花發生器主要的任務。正常情況下，火花發生器的工作時間只有0.5～1s，不能自動斷弧的原因一般是控制線路板元件失調，火花發生器的放電電極間隙不合適。應經常檢查火花發生器放電極，使其表面保持平整，適時調整火花發生器的放電電極間隙（0.8～1.2mm），必要時更換控制板。
8.地線與工件接觸不良
接地是切割前一項必不可少的準備工作。未使用專用的接地工具，工件表面有絕緣物及長期使用老化嚴重的地線等，都會使地線與工件接觸不良。應使用專門的接地工具，并檢查是否有絕緣物影響地線與工件表面接觸，避免使用老化的接地線