等离子切割机工作原理分析.docx

1、等离子切割机工作原理分析等离子切割机工作原理分析等离子切割是以高温、高速的等离子弧为热能,熔化被切割的金属,并以高速气流将熔化的金属吹走.它能对各种金属材料(不锈钢、碳钢、合金铜、铝、铜、镍、钛等)进行切割,具有切割速度快、切口窄、变形小、节省材料等特点.空气等离子切割机是以压缩空气为气源,因工作频繁、工作地点经常移动和环境条件差等原因,容易发生故障.这里以LGK8-63切割机为例,分析其基本工作原理并介绍一些常见故障维修处理,原理图见附图所示.一、工作原理空气等离子切割机从结构上分主要包括:主回路,控制回路以及气路三部分.1、主回路包括接触器KM、三相变压器B1、三相桥式整流器(由D1D6、

2、C1C6组成)、高频振荡器(由B2、B4、FP、C12组成).2、控制回路由控制变压器B3和J1、J2、J3、D7、C11、R3等元件组成.3、气路部分由减压及电磁气阀DF组成.其原理简述如下:在接好电源和气源后,合上开关K1.电源指示灯XD亮,冷却风机FM立即转动.按下割炬微动开关K3,继电器J1得电动作其常开触点接通,电磁阀DF动作,气路接通,割炬进行预先通气.另一常开触点接通电阻R3,二极管D7对电容C11充电,组成延时电路,经过35秒充电完毕.继电器J2通电闭合,接触器KM得电闭合,主回路通电,经过变压器B1整流桥.正极经过B5通过连接线直接接至工件,负极通过B2输出,主回路得电的同时

3、,接触器KM的辅助常开触头接通继电器J3.DK为常闭触点,使得变庄器B4得电.B4初级电压为220V,取自变压器B3初级自耦抽头,B4次级电压为2500V左右,输出至高压电容C12(102M/10kV两只并联)变压器B2(初级绕组3匝.次级绕组10匝串于工作主回路).通过变压器B2在主回路的负极上感应叠加-高压,割炬靠近接触工件(正极),引弧切割.图中FP为保护放电空气间隙,间距可调,正常为112mm.当引弧切割工件时.电弧电流使得线圈B5(8匝)内干簧管DK触点动作断开,继电器J3失电,切断高压变压器B4,引弧升压回路停止工作.当切割完毕,松开割炬微动开关K3后,则继电器J1断电复位,接触器

4、KM主触点断开,主回路停止输出.由于RC电路中C11的充放电作用,继电器J2延时复位,使气路滞后10秒断开,割炬得到有效冷却,起到保护作用.整个切割工作过程:预通气一主回路供电-高压引弧-熄弧-气体滞后-停止.变压器B1为Y/Y接法,一次侧线电压为380V,二次侧线电压为170V,经整流后直流空载电压有效值为240V,有工作负载时输出120V.二、等离子切割机的缺陷 此型号等离子切割机,从其原理图或实际结构来分析主回路、控制回路等,没有使用集成电路,虽然结构简单,但存在一些缺陷.因为电源进线接至机上一端子板,然后从端子板直接接至接触器KM.开/关机只是开/断控制回路开关K1,继而控制接触器KM

5、.在实际使用中若发生接触器KM铁心卡阻或触点烧结(此故障极常见),此时切割机仍然有电压输出.容易发生关不断电源的故障.从保护设备和工作人员或者从维修的角度分析,电源进线后与接触器KM之间至少需一只容量为30A左右(根据设备容量来估算)的三相断路器.值得一提的是,在引弧过程中未切割工件即主回路已得电,控制回路工作,J3、B4工作,在B2的次数上有一引弧电压,叠加在主回路上.由图上看,此引弧分量电压;经工件输出引线线间电容C13,线地电容C14、C15耦合,反加在变压器B1的次级,通过绕组匝间电容C16反馈至电源侧,给工频电源造成污染.用一高内阻数字万用表直流电压1000V挡,一表笔搭接电源进线任

6、一相,另一表笔悬空,数字万用表的显示值是一不稳定的值(远高于0V)。等离子切割机常见故障的现象及原因故障现象故障原因被动割锯开关K3,无气流喷出1.割炬开关损坏或开关线断路2.继电器J1不吸合3.电磁气阀(DF)阻塞切割机不能引弧1.工作几线或割炬内导线未接至工件2.继电器J3不吸合或其常开触点接触不良3.高压变压器B4,B3击穿或损坏4.主回路整流元件D1D6击穿5.放电器间隙偏小6.高压电容C12开路切割厚工件困难有断弧,机内噪音明显增大1.输入电源三相未接好,缺相大2.输入电网电压偏低3.交流接触器KM触点损坏4.导电嘴使用过久,喷孔偏大LGK8-40、63、100空气等离子弧切割机使用

7、说明书技术 2011-02-22 18:50:24 阅读4 评论0 字号：大中小订阅 LGK8-40、63、100空气等离子弧切割机使用说明书 为了避免重大人身事故，请遵守以下事项： 安装、使用切割机前，请认真阅读本说明书，并遵守切割机上的警示符和警告语内容。 请经过专业培训并取得专业资格的人员进行切割机的安装、操作和维修保养。 使用心脏起搏器的人员，未经专业医护人员同意，不得从事切割作业及靠近使用中的切割机，因为切割机通电时产生的磁场会对起搏器的工作产生不良的影响。 非有关人员不得进入切割工作现场。 不允许将本切割机作切割以外的工作。 为了避免触电危险，请遵守以下事项： 一旦接触带电部位可能

8、会引起致命的电击和电灼伤。 请不要碰触任何带电部位。 开始切割工作前，应认真检查电源输入线和切割电缆绝缘是否良好，接线是否正确、牢固可靠，配电箱及电源线容量是否满足需求。 切割机在拆卸外壳及其他防护装置的情况下不得用于切割作业。操作人员必须穿戴切割作业的安全防护用品。 切割作业完毕或暂时离开切割现场时，应切断切割机所有的输入电源。 切割机的定期维护保养应由专业人员进行。 使用中如出现故障应及时停机检查，待故障排除后方可继续使用。 为了避免切割弧光、飞溅、熔渣、烟尘及有害性气体的危害，请使用规定的防护用具 弧光会引起眼部发炎或皮肤灼伤。 飞溅、熔渣会灼伤眼睛、烧伤皮肤。 切割产生的烟尘和气体会危

9、及身体健康。 在狭窄场所切割作业，如果缺氧会导致窒息。 在进行切割作业或观察、监督切割作业时，请使用合格的防护面罩或佩戴防护眼镜。 在切割场所周围设置隔离屏障，防止弧光及飞溅伤及他人。 佩戴口罩，注意切割场所的通风排气，防止气体中毒和窒息事故的发生。尤其在切割具有镀层或涂层的材料时，会产生有害的烟尘和气体，更要注意防护。 在狭窄场所切割时，还要安排检查人员定时检查作业区内及人员情况是否正常。 为了防止火灾、爆炸、爆裂等事故发生，请遵守以下规定： 切割时的飞溅物、熔渣、热工件接触可燃物后会引起火灾。 供电回路、切割回路的各连接处应保证接触良好，否则，工作时会引起局部过热。 在未采取确实有效的防范

10、措施之前，禁止在盛有可燃性物质或密封的容器上切割，否则会引起爆炸或爆裂。 切割场所不得放有易燃、易爆的物品或可燃物。 各电缆连接处必须接线可靠、绝缘良好。 当对装有可燃性物质或密封容器（如管道、箱、槽等）进行切割时，必须请有关专家制定确实有效的防范措施后才能进行。 在切割现场应配备必要的消防器材，以防万一。 接触旋转部位会引起受伤，请遵守以下规定： 请不要在拆卸外壳或其它防护装置的情况下使用切割机。 不要将手指、衣服、头发等靠近切割机的旋转部位（如冷却风机），以防引起受伤。 为防止切割机的绝缘性能受到破坏而引起火灾，请遵守以下规定： 切割机的安放地点应保证切割时的飞溅物或其它作业时产生的金属粉

11、末、金属屑粒不能进入切割机内部，如发现已进入，务必全部切断电源后，拆卸下外壳，用压缩空气吹净或其它方法清除。 粉尘堆积后会引起绝缘性能下降，甚至会引起切割机内部短路而影响正常使用，请根据实际使用情况，定期派专业人员进行维护保养。 切割机的安装场所： 当工作场地比较潮湿，以及在铁板、铁架上操作时，请安装漏电保护器。 本切割机不需专门的固定安装，但应安置在干燥通风处。在移动时应轻搬轻放，并远离高温、潮湿、腐蚀性有毒有害气体、金属粉尘等。 切割机的电源与配电箱： 用户应具有切割机容量相应的配电箱，并应安装自动空气开关或其它开关，地线要连接牢固、可靠。 为避免触电、烧伤等人身事故，应遵守以下事项： 电

12、气连接的操作，必须在关闭配电箱开关、确保安全的条件下由专业人员进行。 请勿湿手触摸。 为防止因电缆过热而引发的火灾和机器烧损及电弧不稳： 请不要往电缆上放重物及与切割部分接触。 请把电缆的连接部位压接可靠。使用方法： 操作前的检查和准备 安全保护用具： 1.为了保护眼睛和皮肤的裸露部位，应戴皮手套，穿安全靴。 2.准备好带遮光滤光片的保护面具。 3.采取换气措施，避免吸入切割时产生的有毒气体（CO、臭氧、氧化氮等）。 连接完毕的确认 1.额定负载持续率60%，是指10分钟内，6分钟工作在额定切割电流，另4分钟不工作。 2.如果超过额定负载持续率使用时，温度的上升会超过切割机的最高允许温度，引起

13、切割机性能下降或损坏。 为正确安全使用切割机，请注意下列事项：请确认本机主铭牌上的额定规格后再用，避免不合理使用。 避免过载使用：严重的过载会烧损机器，即使未烧损也会缩短焊机的使用寿命。切割机端子与电缆的连接应牢固，连接不好会引起局部发热，使端子、电缆烧损，应充分注意。使用时应注意经常检查切割电缆接头的情况，使其保证可靠连接。输出电缆过长，会增加电力损耗，导致电流下降，从而影响正常切割。根据切割电流和实际操作选择合适的遮光滤光片。 除尘或检修时必须事先切断切割机电源，不得随意乱动机内接线和碰伤元器件 切割机的使用条件 工作场所海拔不超过1000米； 使用环境温度介于10度和40度之间；运输和贮

14、存温度介于-25度和55度之间； 供电电压波形应为实际的正弦波，频率波动不超过其额定值的2%； 供电电压的波动不超过其额定值的10%； 三相供电电压的不平衡率不大于5%； 空气中不能含有酸、碱等腐蚀性气体和有毒、有害气体或粉尘（因切割产生的气体和粉尘除外；） 不允许在近海岸线地区含盐的空气中进行工作； 工作场所风力低于2m/s； 不适合在雨中使用和作业。 结构原理和特点 概述 等离子弧切割是一种新型的材料切割工艺方法，它以高温高速的等离子弧为热源来加热和熔化被切割材料，当电弧的弧柱和高速气流通过割炬喷嘴小孔时，使电弧受到压缩，热能集中程度提高，将被切割材料局部熔化，并同时用高速气流将熔化的材料

15、吹走，而形成狭窄切口。 我公司生产的LGK8系列空气等离子切割机（以下简称切割机）是严格按照国家标准JB/T7438-94空气等离子弧切割机的要求设计生产的。仅用压缩空气和三相电源，无需昂贵的气体。就能对不锈钢、碳钢、合金钢、铝、铜、镍、钛等各种金属材料进行切割作业，具有切割速度快、切口窄、变形小、节省材料、生产成本低廉等特点。可广泛用于造船、机动车辆、汽车制造、锅炉、化工机械、压力容器、环保、净化、厨具等设备生产的板材下料和装配加工。 组成及结构特点 切割机主要由三相变压器、控制变压器、电源开关、交流接触器、三相整流器、程序控制电路、高频引弧器、气路系统等组成，LGK8-100型还有非转移弧

16、发生器。切割机的输出外特性为下降特性，能够保证输出电流的稳定性，提高切口质量和割炬的使用寿命。切割机配以相应的割炬和空气压缩机（用户自备），就组成一个完整的切割系统。接通电源，调整好气体压力，即可开始切割作业。 切割机前面板装有缺相指示灯，当灯亮时，切割机不工作，并提醒用户检查三相电源是否缺相，机内设有气压不足保护电路，避免使用时因气压太小或忘了输入气体而烧坏割炬。当“气压不足”指示灯亮时，提醒用户检查气体是否正常。当用户超出本机的额定负载持续率过载工作，机内温度太高时，温度保护器会自动切断切割电源，保证切割机不至因温度过高而烧坏。 切割机底盘装有四只滚轮，其中前面两只为万向滚轮，可以很方便地

17、移动，上面装有两只吊环，便于起吊和装运。 原理方框图 面板结构功能介绍 图2中各部分主要功能说明： 1.控制电源保险管：当控制系统异常或短路时能自动熔断，保护控制变压器； 2.电源指示灯：指示机器是否通电，通电时灯亮，该灯为绿色； 3.缺相指示灯：指示机器是否缺相，缺相时灯亮，该灯为红色； 4.切厚选择开关（仅LGK8-100型有此件）：用来根据板厚选择切割电流的大小，以得到最佳的匹配和切割效果（切割时严禁扳动此开关）； 5.切割指示灯：指示机器主回路是否工作，工作时灯亮，该灯为绿色； 6.气压不足指示灯：指示气源气压是否不足，气压不足时灯亮，该灯为红色； 7.检气开关：在切割以前扳动此开关，

18、可检查和预先调节所需的气体压力； 8.控制插头接口：连接割炬的开关和切割机的控制系统； 9.割炬接头：连接割炬和切割机的输出负极及气路； 10.引弧线接口（仅LGK8-100型有此件）：连接割炬的引弧线和切割机中的非转移信号输出端口； 11.切割地线接口：连接被切割工件和切割机的输出正极； 12.控制电源开关：控制系统的电源，通过对控制系统的控制来达到对整个机器的控制。 工作过程 工作过程简述 三相电源通过交流接触器给三相变压器供电，变压器的次级整流后，得到适合于等离子弧切割的直流电源。交流接触器由程序控制电路控制。 开通前面板上控制电源开关后，按动割炬开关，气阀首先导通，压缩空气过空气过滤减

19、压阀和气阀后，从割炬的喷嘴流出，约0.5S后，交流接触器吸合，割炬的电极（负极）和工件（正极）之间就建立了适合于等离子弧切割的直流电源。同时高频引弧器开始工作，产生引弧所需的高频高压，引弧时间约0.5-1S左右。当等离子弧引弧成功，割炬喷嘴中喷出高温高速的等离子弧束，将工件局部迅速熔化，并同时用高速气流将熔化的金属吹走，而形成狭窄切口，完成切割过程。 切割完毕，释放割炬开关，等离子弧熄灭，压缩空气延时一段时间后自动停止。 工作过程时序图主要技术数据：型号LGK8-40LGK8-63LGK8-100电源电压380V380V380V相数/频率3 / 50Hz3 / 50Hz3 / 50Hz额定输入

20、容量10.6KVA17.2KVA27.7KVA额定输入电流16A26A42A空载电压240V270V270V工作电压96V105V120V额定切割电流40A63A100A额定负载持续率60%60%60%切割厚度（碳钢）12mm18mm30mm空气压力0.4-0.6MPa0.4-0.6MPa0.5-0.6MPa冷却方式强迫风冷强迫风冷强迫风冷绝缘等级F级F级F级防护等级IP21SIP21SIP21S外形尺寸（长宽高）705435580mm725455600mm755485630mm重量82Kg95Kg130Kg安装和操作安装接线图安装注意事项 查明三相电源的容量，LGK8-100型所配的配电箱保

21、险不能小于45A，连接切割机的电缆线截面积应不小于6mm2。LGK8-63型所配的配电箱保险不能小于30A，连接切割机的电缆线截面积应不小于4mm2，LGK8-40型所配的配电箱保险最小不能小于20A，连接切割机的电缆线截面积应不小于2.5mm2。 配用的空气压缩机流量应不小于300L/min，压力不小于0.8MPa。 切割机应安装在干燥、通风、无腐蚀性气体的环境中，并避免阳光直射。户外使用时要采取防雨措施。 保护接地线截面积必须用6mm2以上的铜电缆线从切割机后面的M8螺栓可靠接地。 安装输入输出电缆或气管、安装割炬或装卸割炬配件时一定要切断输入电源。 气管内径应不小于8mm。 检查确认割炬

22、的电极、气体分配器、喷嘴等是否紧固，配合是否正对中心。（见图5、图6） 切勿在通电的情况下移动切割机。 操作步骤 确认设备已按图4连接无误，且操作者的防护符合要求。 启动空气压缩机，待压力足够后，调节切割机后面的空气过滤减压阀手柄至所需气压。 打开切割机电源开关，把检气开关扳至“检气”位置，这时有气流从割炬喷出，再次调准减压阀的气压，一般LGK8-40型气压为0.35MPa，LGK8-63型气压为0.4MPa，LGK8-100型气压为0.5MPa，最后把检气开关扳至“切割”位置。 按焊枪开关，应有气体喷出，LGK8-100型割炬还有强烈的火花喷出，火花维持0.5-1S，释放割炬开关后气体应有一

23、段延时才停止（注意喷嘴不要对着旁人）。 引弧切割时，应从工件的边缘开始引弧，遇到必须从中间开始切割的工件，应先开一小孔，再从小孔的边缘开始引弧（见图7） LGK8-40和63型的割炬为接触式的。开始切割时，接触式割炬的喷嘴要接触工件，按下割炬开关，立即有气体喷出，0.5-1S后等离子弧自动引燃，切割正式开始。 切割过程中，切割速度保证割穿工件就行了，过快不但割不透工件，反而会引起反渣烧坏喷嘴，过慢则会导致喷嘴升温过高，降低喷嘴使用寿命，且割缝变宽，余渣增多，并可能会造成断弧。 LGK8-100型割炬为非接触式，将割炬滚轮接触工件，喷嘴离工件平面间距调整至2-5mm。如图8。 LGK8-100型

24、割炬配备了手动割圆的附件，割圆时如图8所示。 停止切割时，千万要先放开割炬开关，然后再拿开割炬。注意事项： 每次工作前先调整好空气压力，以免在气压不正常时引弧而烧坏喷嘴。 经常检查喷嘴孔径，如磨损严重应及时更换，以免影响切割厚度和宽度。（见图9） 切割机的输出电压很高，装配更换电极或喷嘴时必须将电源关闭并戴上防护手套，且保证电极和喷嘴的同轴度误差不大于喷嘴小孔直径的10%。 切割时不能放在刚切割过的工件上，以免烫坏。 不要切割密封容器，除非采取必要的措施。 切割机若在户外使用时应采取防雨和挡风措施。防雨棚和挡风板至少要离切割机四周200mm以上，且应使切割机通风良好。 切割时操作者应尽可能处在

25、上风位置，切勿冲着烟雾操作。 在室内切割区（或工位）应采取排风措施。 对于普通碳钢或不锈钢，40型最大切割厚度为12mm，63型为18mm，100型为30mm，此范围内随着切割厚度增大，切割速度应适当减慢。切割厚度与工件材质对照表切割机型号工件材质及厚度（mm）碳钢、不锈钢、铸铁铝铜合金纯铜镍LGK8-40128646LGK8-631812969LGK8-100小档2014868大档3020161015注：最佳切割厚度为最大切割厚度的50%-70%。 切割过程中尽量使等离子焰流垂直于工件，以免增大等离子弧轨迹，相当于增大了工件的实际厚度。 切割速度过慢，会使割缝增宽、割口下部毛刺和卷边增多；切

26、割速度过快不仅切不透，而且易使熔化金属倒吹，粘附喷嘴口扰乱焰流、烧损喷嘴。 工作时空气压力一般调节在0.35MPa左右，根据实际情况可在0.25-0.45MPa之间变动以得到最佳匹配，但压力太低，将无力吹走熔化金属、影响切割厚度；压力太高，又会使割口温度下降太多，影响割缝金属的熔化性和流动性。 割炬中喷嘴、电极、气体分配器及陶瓷喷嘴的装配间隙偏差太大，喷嘴孔径变形或电极以损耗过多等原因均会影响割缝质量和加速电极损耗。从喷嘴口往里观察，有此现象者应重要装配。 持枪姿势原则上应垂直于工件，若发现割缝倾向一边，应适当将割炬向另一边倾斜或参考上述提到的方法予以排除。40型与63型割炬均为接触式，引弧时

27、可直接使割炬喷嘴轻轻接触工作面，切割过程中在工件上轻轻的摩擦，不要往下用力按割炬。100型为非接触式。检修与维护 通常切割机的作业环境比较恶劣，且经常有一些易损件需要更换，所以定期对切割机进行检查、维护显得特别重要。它是降低成本，提高切割质量，增加切割机使用寿命的重要环节。周期检查项目表项目或部件检查要点措施检查周期喷嘴和电极是否磨损太严重更换每次切割前装配不正矫正空气过滤减压阀压力是否足够调整气压每次切割前积水积油是否太多放掉积水和积油每工作4-8小时各部件连接检查电缆是否破损，连接部分是否松动拧紧或更换每次切割前电源内部灰尘过多或潮湿、有无异物等用压缩空气吹灰尘一个月风扇风扇扇叶是否松动，

28、连接线是否松动拧紧、注润滑油半年初次级、外壳之间的绝缘检查电源绝缘电阻，电气部分不要碰壳绝缘处理半年常见故障及排除方法：常见故障现象、故障原因及排除方法故障现象可能形成的原因排除方法指示灯不亮1.三相电源有问题2.指示灯坏1.检查三相电源及配电箱2.更换风扇不转1.三相电源缺相2.风扇有问题1.检修三相电源2.检修风扇按动割炬开关，接触器不工作1.三相电源缺相2.接触器损坏3.线路有故障1.检查电源2.更换3.检修机内线路能引弧，但不能切割或引燃很容易断弧1.三相电源缺相2.接触器触点坏3.整流二极管一只开路1.检查电源2.检修3.更换按动割炬开关，没有任何反应1.割炬电缆内小线抽芯2.割炬开关损坏3.控制板损坏1.更换2.检修或更换3.检修或更换按动割炬开关，火花放电器无放电现象1.高压变压器损坏2.控制板损坏3.高压电熔损坏1.更换2.检修或更换3.更换按动割炬开关，气阀不动作，但打开前面板上的检气开关时气阀工作正常1.控制板损坏2.线路有故障1.检修或更换2.检修机内线路按动割炬开关，气阀工作正常，但无气体喷出1.气源无压力2.减压阀未打开或损坏3.气