1.0 什么是等离子体
当气体被加热到大约2000°C时，气态分子会分解成原子。原子在大约3000°C时开始电离。等离子体描述的就是这种气体状态。
早期，等离子气体加工技术被用于切割不锈钢、铝和其他有色金属，以替代氧气火焰切割。随着技术的进步，该工艺的加工能力也扩展到了金属和非导电材料。
1.1 等离子切割机如何工作？
热切割是等离子切割工艺中的一种技术。这意味着它是通过熔化金属而非物理切割来实现切割的。该系统的基本工作原理始终不变。等离子切割机使用压缩空气或其他气体，包括氮气。这些气体被电离产生等离子体。通常，当压缩气体接触电极时，它们会电离以增加压力。随着压力的增加，等离子体流被强制流向切割头。通过切割点限制气流产生等离子体流，然后将其施加到工件上。
由于等离子体具有导电性，工件通过切割台接地。当等离子弧接触到金属时，由于高温，金属熔化。同时，高速气体将熔融金属吹走。
1.2 加工系统
等离子切割法基于在水冷铜阳极和钨阴极之间产生连续电弧。气体从阴极引入后流经阳极。当阴极狭窄区域的温度达到约28,000℃时，便会产生高温等离子弧。在如此高温的作用下，被加工材料迅速熔化和汽化。加工产生的碎屑随后被电离气流带走。与其他传统加工技术（例如车削）相比，等离子切割工艺的材料去除率显著更高。等离子切割加工系统包括以下几种组件：等离子射流、等离子弧、空气等离子和屏蔽等离子。
等离子弧
等离子炬的背电极上产生电弧。电弧随后向导电试样推进，产生约33,300℃的高温。由于工件与喷嘴之间发生的双电弧效应，电极和工件材料均会受到损伤。当热量从阳极传递到工件时，可实现极高的传热速率。
由于其效率更高，等离子切割技术被广泛应用于金属数控加工。等离子切割不依赖于工件金属与气体之间发生的化学反应。此外，等离子切割技术也适用于任何无法使用氧气切割工艺加工的导电材料。
等离子射流
等离子切割炬会喷射出等离子体，一种电离气体。射流温度极高，约为1600℃。这种喷射流被称为等离子射流。切割炬的阳极使用冷却水进行冷却。由于水会吸收阳极等离子切割炬的大量热量，因此它无法有效地参与材料去除过程。即使加工难度较大，等离子射流技术也可以加工非导电材料。氧气切割无法用于铣削导电材料。
空气等离子体
等离子切割法使用压缩空气作为加工气体。在等离子弧高温的作用下，空气分解成其组成部分。
由于氧气能够与铁质材料发生反应，加工速度得以提高。等离子切割的主要问题是表面氧化严重。
铪锆或铪铜可用作钨的替代品作为电极材料。铜、不锈钢和铝等导电材料可采用空气等离子切割进行加工。
屏蔽等离子体
在此，水充当保护气体。水在等离子燃烧器周围形成一个径向护套。水的冷却作用会降低切割质量和切割区域宽度，但降低的幅度保持不变。气体保护等离子切割：切割各种材料时，需要辅助气体才能获得合适的切割质量。在喷嘴周围施加外部保护气体，例如氮气或氩气，以保护辅助气体免受环境影响。根据被加工材料的不同，会使用特定的保护气体。切割铝、不锈钢或其他有色金属时，通常使用氢气。对于低碳钢，可以使用空气或氧气。
材料去除率
工件表面吸收等离子射流的热能是材料去除的原因。等离子炬将熔化和汽化的金属吹走。被加工工件的材料决定了加工的可加工性。此外，加工过程中使用的保护气体和加工气体的类型会影响最高温度的传递速度，进而影响加工的可加工性。随着金属厚度的增加，加工速度会降低。为了将熔融金属从加工区域清除，需要更大的气体流量和更高的功率。
2.0 提高等离子切割效果的技巧
在选择和使用等离子切割机时，如果考虑到一些建议和最佳实践，性能可能会得到提高。
I. 选择合适的等离子切割机
选择等离子切割机时，需要考虑的重要参数包括输出功率、切割速度和占空比。选择机器时，也要考虑您最常进行的工作。
二。 切割前，先描绘出路线。
无需扣动扳机，沿着您想要切割的路线移动。为了确保您在进行长距离切割时拥有足够的活动空间以保证切割的连续性，请在扣动扳机前先练习一下您的动作。切割边缘不一致通常是由于在同一位置反复停止和开始造成的，这本身就比较困难。您还可以利用切割材料来制作图案。这样，您就可以确保切割速度和设置都达到最佳状态。
第三。 检查消耗品
如果焊嘴或电极磨损或断裂，切割质量会受到影响。因此，务必经常检查耗材。如果焊嘴孔歪斜或有飞溅痕迹，请丢弃。如果电极尖端出现凹坑，也请丢弃。耗材会随着每次切割而损耗，但空气湿度、切割过厚的材料或技术过时等因素会加速这一过程。为了获得最佳切割质量，建议同时更换焊嘴和电极。耗材夹持器不应拧得过紧。为了产生电弧，内部组件必须移动。因此，只需用手指拧紧夹持器即可。
四。 观察移动速度
尤其是在切割金属时，切割速度越快，切口就越干净利落。将机器功率调至最大，并调整操作速度，有助于切割较厚的材料。切割较薄的材料时，降低电流，并更换低电流的刀头，以获得更窄的切口。如果切割速度合适，电弧应以 15 至 20 度的角度垂直于切割方向离开材料。如果电弧垂直向下，则说明切割速度过慢；如果电弧飞溅回来，则说明切割速度过快。通过以合适的切割速度和适量的热量进行切割，可以获得非常干净的切口，切口底部残留的碎屑极少，金属变形也极小。
3.0 等离子切割的应用
等离子切割机可分为手动式和机械式两种。手动切割机通常手持使用，用于切割特定类型的金属。这些工具便于携带、灵活且体积小巧，使焊接工作更加便捷。虽然它们通常用于轻金属加工中修整多余材料，但切割电流却非常大。
机械式等离子切割机与切割台配合使用时，通常比手动等离子切割机大得多。冲压、激光或机器人切割系统均可与机械式等离子切割机连接。所用的工作台和龙门架决定了机械式等离子切割机的尺寸。由于这些系统操作难度较大，因此在安装前应考虑系统的布局及其所有组件。数控加工制造服务公司还提供可用于焊接和等离子切割的组合系统。
4.0 等离子切割的优点和缺点
优势
等离子切割的便携性极佳。切割机本身可以做得非常小巧，可以作为便携式设备使用，并且易于在不同作业地点之间移动。等离子切割炬的操作也相当简单，即使是新手也能很快掌握。因此，等离子切割机具有以下优点。
- 精密光束可以绘制曲线、不规则形状以及多条相交的切口。等离子切割炬可以手动控制，也可以借助计算机控制，其精度堪比用铅笔画线。
- 此外，等离子切割机能够快速高效地进行切割。使用等离子切割机在加工金属上进行干净利落的切割，所需时间仅为其他类似工艺的四分之一。快速的加工周期降低了变形、切割错误或金属磨损的风险。
- 等离子切割适应性强，适用于多种材料。与氧气切割相比，等离子切割的成本仅为氧气切割的两倍，因此也更加经济高效。
- 此外，等离子设备被认为性价比极高。等离子切割炬几乎无需维护，也几乎不需要更换。
- 等离子切割也使用惰性气体，这使其比使用氧气的切割方式安全得多。氧气燃料在使用或储存时存在爆炸或意外点燃的严重危险。而等离子切割时，切割气体仅仅转化为过热的等离子射流。
- 使用数控机床可以实现高精度和高重复性。
- 该工艺不存在任何化学方面的难题，也无需任何维护。
- 由于该工艺被认为是清洁的，因此不再需要溶剂擦拭、超声波清洗或喷砂处理。
- 现在完全没有接触危险物质的风险了。
缺点
遗憾的是，等离子切割也存在一些缺点。
- 对于较厚或密度较高的金属，大多数等离子切割机都无法有效切割。由于等离子切割的瞬态特性，其切割深度通常只有大约一英寸。如果您需要切割巨大的钢柱或钢块，可能不得不采用标准的工业锯切或金属铣削服务。
- 虽然等离子切割可以降低环境温度，但它噪音很大，而且会产生过多污染物。务必确保所有等离子切割作业都在通风良好、开放式的车间内进行。
- 在切割过程中，等离子切割还会产生极其耀眼的闪光。务必向所有在等离子切割机附近工作或使用等离子切割机的员工提供安全操作规程和合适的护目镜。
- 尽管等离子切割的单次切割成本低于氧气切割，但其整体成本仍然很高。如果设备出现故障，更换电极的费用可能相当昂贵。此外，您可能还需要支付专业气体供应费用。如果没有专用设备，配制所需的等离子混合气体也可能极其困难。
- 该工序产生的热量会损坏和劣化工件表面。
- 对于极厚的低碳钢板，需要很大的功率。
