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等离子切割铝、不锈钢和低碳钢的气体选择指南

本站发布日期:2019-9-18

许多结构加工商选择具有“双气体”或“多气体”功能的等离子切割系统。这意味着,可以针对不同的应用选择使用不同的等离子气体和保护气体。多气体割炬可以为加工车间提供灵活的选择,让他们能够切割各种材料。为了实现切割质量、零部件使用寿命、生产效率以及总体运行成本的最佳平衡,可根据材料类型和厚度使用不同的气体。 本文的目的是简要概述每种气体的优势和劣势,并针对切割低碳钢、不锈钢和铝这三种最常见的材料给出了“最佳选择”建议。

钢、不锈钢和铝切割样品示例空气

空气是用途最广的等离子气体,其在切割低碳钢、不锈钢和铝时可以产生良好的切割质量和速度。空气还可以降低运行成本,因为无需购买气体。然而,空气并非是免费的。车间空气必须进行清洁,以去除微粒、油雾和湿气等污染物。对于空气等离子切割系统来说,最好的选择是采用一台适当规格的专用空气压缩机、一台冷干机以及一组用于去除微粒、油雾和任何残留湿气的过滤器。对于空气等离子切割系统,另一个要考虑的问题是切割边缘的可焊接性。使用空气等离子切割技术时,切割表面可能会产生一定量的氮化物和氧化物,这可能导致焊件疏松多孔。对于这种问题,通常只需使用优质焊丝以及脱氮剂和脱氧剂即可解决。考虑到用途广泛、速度较快、熔渣少以及零部件寿命长达 600 次起弧,空气对许多车间来说都是一个不错的选择。在使用空气作为等离子气体时,最好的选择是使用空气作为保护气体。

氧气

氧气已成为低碳钢切割的行业标准,这是因为其在所有等离子气体中,切割质量最佳、最干净,切割速度最快。(不建议使用氧气作为等离子气体来切割铝板或不锈钢板。)氧气等离子气体会与碳钢发生化学反应,产生更细的熔融金属喷射流,每个金属液滴的表面压力较低。这种熔融金属喷射流很容易从割缝中喷出。氧气的劣势在于气体成本以及易损件的使用寿命。然而,先进的氧气等离子切割系统使用惰性气体(例如氮气)作为起弧气体,使用氧气作为等离子气体,从而获得与氮气或空气切割系统相似的零部件使用寿命。这些系统的零部件寿命为 800 到 1500 次起弧。这些系统减少了去除熔渣和拉直坡口零件等昂贵的二次加工,这通常可以抵消易损件和气体成本的增加。氧气等离子系统通常采用空气作为保护气体。

氮气

在大多数早期等离子割炬中,使用氮气作为等离子气体。如果您要切割许多铝材和不锈钢,那么氮气仍然是最佳选择,这是因为其切割质量出色,零部件寿命很长,(起弧超过 1000 次很正常)。但是,使用高端等离子系统功能切割厚材料(通常超过 1.27 cm)时,需要转而使用氩氢混合气体。一般而言,使用氮气等离子切割系统时,空气是最佳的辅助气体。与空气相比,二氧化碳在表面光洁度、切割速度和零部件使用寿命方面略胜一筹。然而,二氧化碳不仅成本比空气高,还需要各种各样的气瓶,或者需要一个大容量系统,以提供充足的气流。在使用氮气作为等离子气体时,如果系统允许的话,水是不错的辅助气体。当切割铝和不锈钢时使用水作为辅助气体可以形成非常光滑、闪亮的切割表面。使用水作为辅助气体时,必须搭配水床使用。

氩氢混合气体

对于较厚的不锈钢和铝 (> 1.27 cm),可选择氩氢混合气体。使用的混合气体通常为:35% 氢气:65% 氩气 (H-35)。氩氢混合气体是威力最大的等离子气体,其切割能力最强。(氩氢混合气体用于高达 1000 A 的水切割割炬,可切割厚达 6 英寸的不锈钢。)在多气体割炬中,使用氩氢混合气体切割不锈钢时可以实现直边切割和非常光滑、近乎抛光的表面。沿着底部边缘会形成一些锯齿状的熔渣。使用氩氢混合气体作为等离子气体时,通常使用氮气作为保护气体。这种组合的劣势在于其成本高昂。

等离子气体选择图解指南:

等离子气体/保护气体 等离子切割低碳钢 等离子切割不锈钢 等离子切割铝
空气/空气 切割质量/速度不错。经济 切割质量/速度不错 经济 切割质量/速度不错 经济
氧气 (O2)/空气 切割质量/速度出色。熔渣很少 不推荐 不推荐
氮气 (N2)/二氧化碳 (CO2) 切割质量一般,有一些熔渣。零部件寿命很长 切割质量不错 零部件寿命很长 切割质量出色。零部件寿命很长

氮气(N2)2/空气

切割质量一般,有一些熔渣。零部件寿命很长 切割质量不错 零部件寿命很长 切割质量不错 零部件寿命很长

氮气 (N2)/水 (H2O)

切割质量一般,有一些熔渣。零部件寿命很长 切割质量出色。零部件寿命很长 切割质量出色。零部件寿命很长
氩氢混合气体/氮气(N2) 不推荐 在切割超过 1.27 cm 的材料时表现出色 在切割超过 1.27 cm 的材料时表现出色

 

总结:

选用哪种气体最合适主要取决于三项考虑因素:切割质量、生产效率和经济成本。

  • 对于低碳钢,使用氧气作为等离子气体,使用空气作为保护气体,可以获得最出色、最干净的切割质量,并且熔渣最少,需要返工的量最少,可焊接性出色,并且切割速度/生产效率最高。
  • 对于厚度在 1.27 cm 以下的不锈钢和铝,若要获得卓越的切割质量,可使用氮气作为等离子气体并使用空气作为辅助气体,以实现切割质量和运行成本的良好平衡。为了进一步提升切割质量和切割速度,可以使用二氧化碳2作为辅助气体。如果系统允许的话,使用水作为保护气体可以提供最佳的边缘质量。
  • 要在厚不锈钢和铝材上获得最佳的切割质量,建议使用氩氢混合气体作为等离子气体,同时使用氮气作为辅助气体。 警告:使用氩氢混合气体气体时,您的系统必须采用安全作业措施。

  • 要实现最经济的切割,洁净、干燥的车间空气是切割铝材、低碳钢和不锈钢的最佳选择。
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