以下是針對等離子切割主管、工業(yè)工程師、采購代表或維護人員的突擊測驗：導致等離子割炬中零件過早失效的頭號原因是什么？

a) 等離子氣體流量不足
b) 冷卻劑（水或氣體）流量不足
c) 等離子切割機出現(xiàn)故障
d) 穿孔技巧不正確

如果您的答案是 a)、b) 或 c)，您會得到部分學分。如果您的答案是 d)，恭喜您答對了，您能夠節(jié)省資金，同時減少等離子切割機的停機時間。

穿孔過于靠近材料是易損件過早失效的頭號原因。這個結(jié)論是根據(jù)多年與最終用戶的直接溝通以及對失效易損件的分析得出的。這個問題似乎很容易糾正，但在大多數(shù)切割車間中仍然存在此問題。其原因之一是等離子切割機操作工缺乏良好的技術(shù)培訓。要改進操作，操作工需要同時了解理論和操作技巧，也就是“為什么”和“如何做”。有了對流程的基本了解，再掌握了幾項簡單的技巧和技術(shù)，操作工將會有更多的時間用于切割零件，而花在更換易損件上的時間將會減少。

穿孔期間發(fā)生了什么？

割炬點火后，高壓火花在有限直流電流的帶動下會在割炬上生成引導弧。此引導弧以長約 1.27 ~ 2.54 cm、穩(wěn)定的藍白色電弧形式從割炬末端噴射而出。引導弧會形成從陰極（割炬中的電極）到陽極（待切割的導電金屬）的電流通路。如果割炬位于弧轉(zhuǎn)移距離范圍內(nèi)，則引導弧會轉(zhuǎn)移到金屬工件上并開始穿孔。每款割炬都有最大弧轉(zhuǎn)移距離，這也是其最大穿孔高度。如果割炬高于此距離，它將會在空中生成引導弧；如果低于此距離，則會發(fā)生弧轉(zhuǎn)移并開始穿孔。

穿孔階段

第 1 階段：轉(zhuǎn)移的電弧瞬間將金屬加熱到熔點并開始吹除熔化的材料。在穿孔操作的第一階段，熔融的金屬會火星四濺地從穿孔點呈軸向飛濺到板材上方。

第 2 階段：隨著等離子噴射流不斷深入材料，即會形成一個圓底孔。這個孔開始將熔渣向上引向割炬。 （這就好比您將一個小酒杯放在打開水龍頭放出的水流下方一樣）。 

第 3 階段：一旦等離子弧突破板材底部，火花和熔融材料即會從穿孔中排出。完成穿孔并且等離子弧達到最大強度時，機器開始運動，割炬開始切割。如果割炬移動過早，等離子弧可能會無法穿透材料。如果割炬延遲太久，等離子弧會繼續(xù)切除材料，導致穿孔擴大，直至等離子弧熄滅為止。請參見下面的示意圖。

穿孔問題：

最常見的穿孔問題（雙弧、橋接和熄滅）均發(fā)生在穿孔的第二階段，也就是當 1500°C 的熔融金屬噴泉噴回到割炬上時。正常條件下，氣流漩渦從電極穿過噴嘴流向板材的過程中，會控制并束集弧柱。氣流的邊界層可以防止等離子弧接觸銅噴嘴。如果等離子弧接觸噴嘴，等離子弧會切割噴嘴，就像其切割任何導電金屬那樣。

雙弧這個術(shù)語是指在主切割/穿孔弧之外出現(xiàn)的任何第二條等離子弧。當電流流經(jīng)噴嘴或通過另一條導電通路流向板材（而不是直接通過弧柱流向板材）時，即會發(fā)生雙弧現(xiàn)象。導致這種現(xiàn)象的原因可能是等離子氣流過低、安培數(shù)過高或者等離子噴射流中存在嚴重擾流。當以過于靠近板材的位置對割炬穿孔時，即會發(fā)生此類擾流。導電金屬的噴射流會干擾等離子弧周圍的電場并導致弧柱增長，從而干擾等離子氣體噴射流。理論上，通過這些微小的金屬碎片會形成多個電弧通路，從而將電弧從其軸向?qū)ΨQ通路中拉出。如果電弧被拉入噴嘴的側(cè)壁，會導致槽口、劃痕，有時會沿出口噴嘴孔形成對稱倒角（開花）。噴嘴損壞會造成嚴重的切割質(zhì)量問題，例如坡口角度過大、熔渣、未能穿透材料等。

橋接是一種更極端的雙弧。當熔池內(nèi)積聚的熔化材料與割炬和板材都發(fā)生接觸時，就會發(fā)生這種情況。由于此熔池導電，因此會形成工件短路。電弧發(fā)現(xiàn)到板材之間有一條電阻更低的通路，因而選擇該通路。這通常會造成災(zāi)難性的保護帽故障和噴嘴損壞。即便是現(xiàn)今等離子割炬采用了先進的電絕緣銅保護帽，面對這種故障也無法全身而退。一旦保護帽接觸到熔化金屬球，即會與板材電勢相同，電弧將因此通過保護帽傳導，致使其出現(xiàn)故障。

等離子氣體熄滅是最極端的雙弧。如果割炬開始穿孔時割炬噴嘴或保護帽壓在板材上，就會發(fā)生熄滅。例如，如果自動割炬調(diào)高控制器在初始定位過程中壓到板材，并且板材被壓彎或者板材很薄乃至于被壓倒，則割炬回退時將無法設(shè)置正確的初始高度。割炬將無法“脫離板材”，因為板材會跟隨割炬恢復其初始高度設(shè)置。這通常發(fā)生在操作工無法看到割炬前端的水下切割應(yīng)用中。等離子氣體熄滅會導致等離子腔室中出現(xiàn)不受控制的雙弧。這會造成災(zāi)難性的電極、噴嘴和保護帽故障。

提示和技巧：

• 高位穿孔、低位切割：經(jīng)驗規(guī)則是以 1.5 ~ 2 倍切割高度或最大弧轉(zhuǎn)移距離穿孔。高位穿孔可防止出現(xiàn)雙弧、橋接和熄滅。
• 使用爬行穿孔：如果您的 CNC 控制器支持的話，可以使用爬行穿孔。此功能會在穿孔操作時緩慢移動割炬，從而使“雞尾狀”熔化材料避開割炬的前端。（想像小酒杯中的水流向一側(cè)而不是中間的情形）。
• 請勿靠目測確定穿孔高度：如果有初始定位功能，則使用該功能。通常不建議手動穿孔。即便是經(jīng)驗豐富的操作工也無法單靠目測完美地進行校準。
• 穿孔時切勿超過系統(tǒng)能力限制：穿孔額定值通常是切割額定值的 1/2
• 避免穿孔：盡可能使用鏈路切割或邊緣切割（例如從沖打孔的邊緣起弧）來減少穿孔次數(shù)。

特殊技巧：

有經(jīng)驗的操作工有時利用兩種特殊技巧來穿透厚板材。

警告：除非您是經(jīng)驗豐富的等離子操作工，并熟悉等離子切割系統(tǒng)的安全操作，否則請勿嘗試這些技巧。

雙穿：這種技巧是指通過兩次或多次連續(xù)穿孔而不是一次穿孔來“噴”穿板材。第一次穿孔在大約穿透板材一半的位置形成一個圓底孔。然后操作工稍偏向孔的邊緣手動移動割炬，并再次穿孔。第二次穿孔將噴穿材料。雞尾狀熔化金屬會被引向遠離割炬的方向。

升高穿孔：這種技巧是一種手動穿孔操作，先在引導弧打開的情況下將割炬降至板材高度。一旦發(fā)生弧轉(zhuǎn)移，操作工立即將割炬升高（拉�。┲辆嚯x板材 2.54 cm 高的位置。然后，在等離子噴射流噴穿板材時，操作工將割炬降至正常切割高度。這種技巧用于保護割炬和保護帽，但不利于延長電極或噴嘴使用壽命。

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