等離子體加工等離子體加工本講內容等離子體加工的原理等離子體加工特點等離子體加工設備實際應用1234本講內容等離子體加工的原理等離子體加工特點等離子體加工設備實1、等離子體加工的原理雙擊添加標文字等離子體

物質存在的通常三種狀態是氣、液、固三態。等離子體被稱為物質的第四種狀體，它由氣體原子或分子在高溫下獲得能量電離之后，變成帶正電荷的離子和帶負電荷的自由電子，整體的正負離子數目和正負電荷相等，仍保持電中性，稱為等離子體，也稱為電漿。雖然等離子體在電的性質方面呈中性，但是在外電場的作用下卻具有良好的導電性、導熱性，同時又是一個高溫熱源。

1、等離子體加工的原理雙擊添加標文字等離子體物質雙擊添加標文字

宇宙中90%物質處于等離子體態。地球上天然存在的等離子體主要是極光、閃電的形式，由地球表面向外，等離子體是幾乎所有可見物質的存在形式，如大氣外側的電離層、日地空間的太陽風、太陽日冕、太陽內部、星際空間、星云及星團，毫無例外的都是等離子體。除了自然存在的等離子體，還有人工等離子體，例如霓虹燈燈管中的等離子氣體、等離子電視、火箭噴射的高溫電離氣體、人工核聚變產生等離子體等。雙擊添加標文字宇宙中90%物質處于等離子體態。Page5雙擊添加標文字

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等離子加工又稱為等離子弧加工，是利用電弧放電使氣體電離成過熱的等離子氣體流束，靠局部熔化及汽化去除材料的。將噴嘴接直流電源的陽極，鎢電極接陰極，使陰極鎢電極和陽極噴嘴的內壁之間發生電弧放電，吹入的工質氣體受電弧作用加熱膨脹，從噴嘴噴出形成射流，稱之為等離子體射流，作用于噴嘴前面的材料。

雙擊添加標文字等離子加工又稱為等離子弧加工，是利用電弧放電2、等離子體加工的特點

等離子體具有極高的能量密度，主要由等離子體的三種效應決定：（1）機械壓縮效應：電弧在被迫通過噴嘴通道噴出時，通道對電弧產生機械壓縮作用，噴嘴通道的直徑和長度對機械壓縮效應的影響很大。（2）熱收縮效應：噴嘴內部通入冷卻水，使噴嘴內壁受到冷卻，溫度降低，因而靠近內壁的氣體電離度急劇下降，導電性差，電弧中心電離度高，導電性好，電弧電流被迫在在電弧中心高溫區通過，使電弧的優先截面縮小，電流密度大大增加。這種因冷卻而形成的電弧截面縮小作用，就是熱收縮效應，一般高速等離子氣體流量越大，壓力越大，冷卻月充分，熱收縮效應越明顯。（3）磁收縮效應：電弧電流周圍磁場作用迫使電弧強烈收縮，電流密度更大，電弧更細更穩定。2、等離子體加工的特點等離子體具有極高的能量密此處添加內容此處添加內容此處添加內容雙擊添加標題文字

由于上述三種壓縮效應的綜合作用，使等離子體的能量高度集中，電流密度、等離子體電弧的溫度都很高，可達11000—28000攝氏度，氣體的電離度隨之劇增，并以極高的速度從噴嘴噴出，具有很大的動能和沖擊力，當到達金屬表面時，可以釋放大量的熱能，加熱和熔化金屬，并將融化了的金屬材料吹處。等離子電弧不但具有溫度高、能量密度大的優點，而且焰流可以控制。等離子弧適當的調節功率大小、氣體類型、氣體流量、進給速度和火焰角度，以及噴射距離，可以利用一個電極加工不同厚度和多種材料。此處添加內容此處添加內容此處添加內容雙擊添加由此處添加內容此處添加內容此處添加內容雙擊添加標題文字此處添加內容此處添加內容此處添加內容雙擊添加3.等離子體加工設備簡單的設備有:手持等離子切割器、小型手提式裝置。3.等離子體加工設備簡單的設備有:手持等離子切割器、小型手提復雜的設備有程序控制和數字程序控制的設備、多噴嘴設備，采用光學跟蹤的設備。復雜的設備有程序控制和數字程序控制的設備、多噴嘴設備，采用光

在數控機床上可安裝先進的等離子體切割系統，并實現噴嘴的自適應控制，以自動尋找和保持噴嘴與板材的正確距離。除了平面成形切割外，還有用于車削、開槽、鉆孔和刨削的等離子體加工設備。切割用的直流電源空載電壓為300V左右，用氬氣作為工質氣體時空載電壓可降低為100V左右，電極材料為鈰鎢或釷鎢。用壓縮空氣作為工質氣體時，電極材料為鋯或鉿。使用的噴嘴材料一般為純銅或鋯銅。在數控機床上可安裝先進的等離子體切割系統，并實現4、實際應用1）等離子體切割

由于等離子弧具有高溫、能量集中，吹力大的特點，而且還可以采用惰性氣體保護，這對切割難熔金屬、有色金屬、非金屬材料以及提高切割質量是一種行之有效的辦法。等離子體切割是利用高溫等離子弧將工件熔透，利用高速等離子流的機械沖刷力將熔化的金屬或非金屬吹除，形成狹窄的切口。等離子體加工己廣泛用于切割各種金屬或非金屬材料，特別是不銹鋼、銅、鋁、花崗石的成形切割，已獲得重要的工業應用。它可以快速而較整齊地切割軟鋼、合金鋼、欽、鑄鐵、鎢、鉬等，切口質量好，生產效率高。4、實際應用1）等離子體切割2）等離子體電弧焊

由于等離子焊接溫度高、能量集中，不需大量焊絲、生產率高、焊接質量好，對焊接過程中各種參數變化敏感小等優點，已日益廣泛地應用于生產。等離子體電弧焊可用以焊接鋼、鋁、銅、鈦等及其合金，其特點是a、等離子弧的穩定性好，它既可用大電流(如幾百安培)來焊接厚板，又可以用小電流(10安培以下)采用細孔徑的噴嘴來焊接薄板(0.05--1mm)；

b、等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強，10～12mm厚度鋼材可不開坡口，能一次焊透雙面成形，焊接速度快，生產率高，應力變形小。

c、被焊工件熱影響區小，工件變形小，焊接口干凈平整。2）等離子體電弧焊3）等離子體噴涂

為了使許多設備的部件能耐磨耐腐蝕、抗高溫，需要在其表面噴涂一層具有特殊性能的材料。等離子噴涂是利用等離子焰流為熱源的熱噴涂，利用等離子體槍產生的等離子體流將粉末加熱和加速，在熔融或接近熔融的狀態下噴向基體材料表面形成涂層。等離子弧產生的溫度高達16000℃，噴流速度達300-400m/s，因而可以噴涂各種高熔點、耐磨、耐熱涂層。等離子噴涂使材料得到表面強化和表面改性，可以使基體表面具有耐磨、耐蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等性能。3）等離子體噴涂單擊此處添加段落文字內容單擊此處添加段落文字內容4）等離子體冶煉

由于等離子體溫度高、氣流可控、設備簡單等特點，因此它在冶煉方面也已獲得一定程度上的應用，特別是在精煉和重熔方面，等離子電弧及高溫氣流可以快迅加熱熔煉爐中的爐料。等離子冶煉可以用于普通方法難于冶煉的材料,例如高熔點的鋯（Zr）、鈦（Ti）、鈮（Nb）、釩（V）、鎢（W）等金屬；還用于簡化工藝過程，例如直接從ZrCl、MoS、TaO和TiCl中分別等離子體獲得Zr、Mo、Ta和Ti；用等離子體熔化快速固化法可開發硬的高熔點粉末，例如碳化鎢-鈷、Mo-Co等粉末等離子體冶煉其產品成分及微結