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APC100型等离子弧切割机工作原理
来源:本站整理  作者:佚名  2011-11-24 14:13:35



  等离子弧切割是利用高能量密度的等离子弧和高速的等离子流,将熔化的金属从割口中吹走,形成连续的割口。等离子弧是将自由电弧经过强迫“压缩”而获得的,它的温度比自由电弧高很多,可以达到1600℃~33000℃。等离子弧切割速度快,没有氧一乙炔切割肘对工件产生的燃烧,因此,工件变形小,适合于切割各种金属材料。在切割厚25mm以下的碳钢板时,等离子弧切割比氧一乙炔快5倍左右。

  若采用非转移弧,还可切割非金属材料及混凝土、耐火砖等。且具有切口狭窄光滑、热影响区小、切割质量好。

  空气等离子弧切割的原理如上图所示。它是将压缩空气直接通人喷嘴,经电弧加热分解出氧气,未分解的空气以高速冲刷割口,分解出的氧气与切割金属产生化学放热效虚,加快了切割速度。充分电离的空气等离子体热焓值高,因而电弧的能量大而集中,其切割速度较快,特别适宜于切割厚30mm以下的碳钢,也可以切割铜、铝、不锈钢及其他非金属材料。但是这种切割方法的电极受到强烈的氧化腐蚀,电极一般采用镶嵌纯锆或纯铪电极.不能采用纯钨电极或氧化物钨电极。即使采用锆、铪电极,它的工作寿命一般也只有5~10小时。

  割枪内电极内缩量一般为2mm一4mm.工作时喷嘴距工件的高度应在6mm-8mm之间。

  APCIOO型空气等离子弧切割机实绘原理图如下图所示。在切割工作开始时,首先保证割机有足够压力的压缩空气,使压力保护开关KP常开触点闭合,接触器KM2或KM3其中一个通电闭合,切割变压器Tl接通三相交流电源,其二次绕组输出的三相电压,经三相全波整流、电容滤波为直流电压。其负极与割枪内的电极相通,正极接工件,使电极和工件保持230V一270V电位差。然后,接触器KMI通电闭合,高频火花振荡电路工作,引燃电极与割嘴之间的辅助弧,压缩空气将引燃的辅助弧吹向工件,使辅助弧与工件接触。由于离子弧导电,相当于电极和工件之间的直流电压被短路,从而又引燃了主切割离子弧。当切割离子弧引燃后,交流接触器KM1失电断开,高频火花振荡电路停止工作,辅助弧消失。由此可见.APC100型离子切割机在工作开始时的2秒内,其离子弧是由高频火花、辅助弧和主切割弧共同形成的。

  在下图电路中,FU为Ll、L2、L3三相电源的保险,交流接触器KM2的三相主触头闭合,切割变压器Tl的二次绕组输出低电压:KM3的三个主触头闭合,变压器Tl的二次绕组输出高电压。

  以便在切割不同厚度的工件时可以选择不同的切割电流:在切割变压器Tl一次绕组的三个端头上分别接上一只200kΩ的电阻,然后将电阻的另一端连在一起,再经过一个耐压220V的小型氖气指示灯后,与地线相接构成缺相指示。当切割变压器Tl-次侧的三个端头都有电源输入时,三相正弦交流电经过电阻Rl、R2、R3后的向量相互抵消,对地电压为0,氖指示灯不亮;当三相电压缺相时,电阻Rl、R2、R3尾端连在一起后的对地电压就升高,从而缺相指示灯HLI亮。

  D1—D6为200A整流二极管,形成一个完整的三相全波整流桥。

  电容CI_C6和电阻R4-R9形成阻容保护电路.防止切割机主变压器Tl在通断瞬间产生高电压,以及后面的高频振荡电路产生的高频电压击穿整流二极管。C7、c8为高频滤波电容.防止高频谐波影响其他电器,电阻Rl0、R12为150W/1OΩ的大功率电阻,R13为150W/3OOΩ的大功率电阻。C9为200μF/450V的无极性启动电容.KMI为引弧后切除辅助弧的交流接触器。

  在图l电路中,由耦合变压器亿、高压云母电容C1O,火花放电器F、高频升压变压器T3共同形成一个完整的高频振荡器,向割枪电极和割嘴间提供高频火花,以便引燃辅助弧。

  在高频振荡器的输入端接人220V电源后,升压变压器T3将220V交流电压升高到2500V—3500V高压,使高压电容CIO充电。当该电压升到一定程度时,高压将火花放电器F的间隙击穿.将T3二次侧短路.同时使CIO和L5构成的串联振荡电路,产生高压高频振荡.通过耦合变压器T2的二次端输出高压进行引弧。

  高频振荡电容Cl0的容量一般在O.0025μF-0.005μF之间.耐压应在4kV以上,所以电容CIO应选用云母电容或油浸式电容。

  火花放电器F是由钨(或钼)等高熔点金属制成的细棒,钨棒后面带散热器,火花放电器的两极间隙应可调节,间隙越大,需要击穿的电压就越高。但间隙过大,升压变压器T3二次侧的高压也就击穿不了,振荡电路无法起振。当放电器F间隙过小时、丹压变压器T3二次侧电压U2使F持续击穿,这将导致.电容Cl0没有充电的机会,振荡电路也无法起振。同时,变压器T3会因长时间近乎短路而发热烧毁。当放电器F间隙较小时(如小于0.5mm).则F过早地被电压击穿,电容C的充电电压不高,振荡的幅度也小,导致引弧效果不理想。所以火花放电器F的最佳间隙为2mm一3mm有右。用久了的火花放电器钨极尖端表面,由于频繁打火而出现毛刺,所以应经常清理并磨光才能正常使用。

  耦合变压器T2的铁心应是铁氧体磁环,该耦合器一次绕组实际上是一个振荡电感线圈.一般使用普通2mm2_3mmz的多股绝缘导线在铁氧体磁环上绕2-4匝即可:耦合变压器的二次绕组为耦台线圈,当振荡器与电弧串联应用时,要用与焊接电流相适应的绝缘导线在铁氧体磁环上绕4—10匝,使耦合变压器是升压状态,利于引弧。调整耦台变压器的匝数比和调整击穿放电器F的间隙,可达到理想的引弧效果。

  高频振荡器产生的高频高压电,要经过耦合变压器T2传输到切割主电路的负极电缆,另一端经过电阻Rl0、C9.继电器KM1的常开主触点输入到割枪喷嘴与电极之间,才能在电极和喷嘴之间产生高频火花放电,引燃离子弧。

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