等离子切割

等离子切割是通过加速的热等离子流切割导电材料的过程。用等离子炬切割的典型材料包括钢、不锈钢、铝、黄铜和铜，尽管也可以切割其他导电金属。等离子切割常用于制造车间，汽车维修和修复，工业建筑以及打捞和报废操作。由于切割速度快、精度高、成本低、等离子切割在大型工业CNC应用到小型业余爱好者商店中得到了广泛的应用。

基本等离子切割过程涉及创建过热，电电离的气体即的电通道的等离子体切割器本身从等离子体，通过工件待切割，从而形成一个完整的电路通过一回等离子切割机接地夹。这是通过压缩气体（氧气、空气、惰性气体和其他气体，取决于要切割的材料）完成的，该气体通过聚焦喷嘴高速吹向工件。一个电弧然后在气体内，靠近或集成在气体喷嘴中的电极与工件本身之间形成气体。电弧使一些气体电离，从而创建等离子体的导电通道。当来自割炬的电沿着该等离子向下传播时，它传递的热量足以融化整个工件。同时，许多高速等离子体和压缩气体将热的熔融金属吹走，从而分离工件。

等离子切割是切割薄而厚的材料的有效方法。手持式割炬通常可以切割38毫米（1.5英寸）厚的钢板，而更强大的计算机控制割炬可以切割150毫米（6英寸）厚的钢板。由于等离子切割机会产生非常热且非常局部的“圆锥”，因此它们对于切割弯曲或成角度形状的金属板非常有用。

弧如何产生？它通常在三步过程中开始电弧而不与工件接触。高压火花会短暂地电离割炬头中的空气。这使空气导电并允许形成“引弧”。引弧在割炬头内形成，电流从电极流到割炬头内的喷嘴。在此阶段，引弧会烧掉喷嘴（易损件）。然后，空气将等离子从喷嘴吹向工件，从而提供从电极到工件的电流路径。当控制系统感应到从电极流向工件的电流时，它会切断与喷嘴的电连接。然后电流从电极流向工件，电弧在喷嘴外部形成。这样就可以进行切割而不会烧坏喷嘴。

需要适当的护目镜和面罩以防止被称为“ 弧形眼”的眼部伤害以及碎屑损坏。建议使用绿色镜片阴影＃5。OSHA建议对低于300 A的电弧电流使用阴影8，但要注意：“这些值适用于清晰可见实际电弧的地方。经验表明，当电弧被工件遮盖时，可以使用较浅的过滤器。”

等离子切割机使用多种方法来启动电弧。在某些单位中，通过将割炬与工件接触而产生电弧。一些切割机使用高压高频电路来启动电弧。该方法具有许多缺点，包括触电危险，维修困难，火花隙维护以及大量射频发射。在敏感的电子设备（例如CNC硬件或计算机）附近工作的等离子切割机通过其他方式启动引弧。喷嘴和电极接触。喷嘴是阴极，电极是阳极。当等离子气体开始流动时，喷嘴向前吹。第三种不太常见的方法是通过可控硅整流器将电容放电到初级电路中。

通常需要超过2千瓦的模拟等离子切割机使用笨重的主频变压器。逆变器等离子切割机可对市电进行整流，以将其馈入10 kHz至约200 kHz之间的高频晶体管逆变器中。较高的开关频率允许使用较小的变压器，从而减小了整体尺寸并减轻了重量。

最初使用的晶体管是MOSFET，但现在越来越多地使用IGBT。对于并联的MOSFET，如果其中一个晶体管过早激活，则可能导致四分之一的逆变器级联故障。后来的发明IGBT不受此故障模式的影响。IGBT通常出现在无法并联足够的MOSFET晶体管的大电流机器中。

该开关模式拓扑结构被称为双晶体管离线正向变换器。尽管更轻巧，功能更强大，但某些逆变器等离子切割机，尤其是那些没有功率因数校正的逆变器，无法用发电机运行（这意味着逆变器单元的制造商禁止这样做；仅适用于小型轻便的便携式发电机）。但是，较新的型号具有内部电路，可以使没有功率因数校正的设备在轻型发电机上运行。

一些等离子切割机制造商制造CNC切割台，而另一些将切割器内置到工作台中。CNC工作台允许计算机控制割炬头，产生清晰的锐利切口。现代的CNC等离子设备能够对厚材料进行多轴切割，从而为复杂的焊缝创造了机会，而这是其他方法无法实现的。对于更薄的材料，等离子切割逐渐被激光切割取代，这主要是由于激光切割机具有出色的孔切割能力。

数控等离子切割机已专门用于HVAC行业。软件处理上的信息的管道系统，并创建平坦图案可以通过等离子炬在切割台上切割。自1980年代初引入以来，这项技术极大地提高了行业生产率。

CNC等离子切割机还用于许多车间，以制作装饰性的金属制品。例如，商业和住宅标牌，墙壁艺术，地址标志和户外花园艺术。

近年来有了更大的发展。传统上，机器的切割台是水平的，但现在可以使用立式的CNC等离子切割机、占地面积更小、灵活性更高、安全性更高、操作更快。

在过去的十年中，等离子炬制造商设计出了具有更小喷嘴和更薄等离子弧的新型号。这使得等离子切割边缘的激光精度接近。几家制造商已将精密CNC控制与这些割炬结合在一起，以使制造商能够生产几乎不需要或不需要精加工的零件。

最初使用的晶体管是MOSFET，但现在越来越多地使用IGBT。对于并联的MOSFET，如果其中一个晶体管过早激活，则可能导致四分之一的逆变器级联故障。后来的发明IGBT不受此故障模式的影响。IGBT通常出现在无法并联足够的MOSFET晶体管的大电流机器中。