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等离子切割机的原理

[2013-06-16]

  现代工业需要对重型金属以及合金进行加工:日常活动所必需的工具及运输载体的制造都离不开金属。例如,起重机、汽车、摩天大楼、机器人以及悬索桥都是由精确加工成型的金属零部件构成的。原因很简单:金属材料非常坚固和耐久。对于大多数制造而言,特别是在满足大型和/或坚固性方面,金属材料自然成为合理的选择。

  有趣的是金属材料的坚固性同时也是它的缺点:由于金属非常不容易损坏,那么要将其加工成特定的形状就非常困难。当人们需要加工一个大小和强度与飞机机翼一样的部件时,如何实现精确的切割与成型呢?绝大多数情况下,这都需要求助于等离子切割机。尽管这听起来像是科幻小说中的东西,但实际上自第二次世界大战以来,等离子切割机就已有了广泛的应用。

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  理论上讲,一台等离子切割机的原理非常简单。它是通过操控现知宇宙中最普遍的物质形态之一进行加工的。本文中,

  我们将揭开等离子切割机神秘的面纱,看看这种最为神奇的工具是如何塑造我们周围的世界的。

  等离子切割机工作时,通过一个狭小的管道送出如氮气、氩气或氧气的压缩气体。管道的中间放置有负电极。在给负电极供电并将喷嘴口接触金属时,就形成了导通的回路,电极与金属之间就会产生高能量的电火花。随着惰性气体流过管道,电火花即对气体加热,直至其达到物质的第四种状态。这一反应过程产生了一束等离子体流,温度高达约摄氏16,649度,流速高达6,096米/秒,可使金属迅速变为熔渣。

  等离子体本身有电流流过。只要持续给电极供电并且保持等离子体与金属接触,那么产生电弧的周期就是连续的。为能够在确保这种接触的同时避免氧化以及其他等离子体尚不可知的特性引起的损坏,切割机喷嘴装有另外一组管道。这组管道持续放出保护气体以保护切割区域。保护气体的气压可以有效的控制柱状等离子体的半径。

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