零部件寿命短是等离子弧切割 (PAC) 最常见也最令人头疼的问题之一。此问题令金属结构加工商大伤脑筋:不仅增加了易损件开支,还因为要更换零件和检修故障而增加了切割机停机时间。大多数公司 都根据穿孔次数、用弧时间或处理的板材数来记录零部件寿命。如果零部件不能维持预期的寿命,则操作工通常会率先知晓。以下是帮助操作工或维修工检修零部件 寿命问题的一些技巧。

警告!在操作或维修等离子弧切割 (PAC) 设备之前,请务必阅读操作手册中的所有安全信息。PAC 系统使用高压直流 (DC) 电。触电可能会导致人身伤害或生命危险。

征状

电极和喷嘴过早失效,导致切割质量下降、穿孔失败或者切割中途突然断弧。

背景

电 极输送来自电源的负极直流电荷。电极包含一个铜固定器,后者包含容易发射电子的元素铪或钨,这两种金属的熔点都很高,可用于维持等离子弧。这种容易发射电 子的元素在电弧热量以及高压等离子气流的作用下会缓慢腐蚀。正常磨损期间,会在电极末端形成一个小凹坑,该凹坑会稳定磨损,每次磨损千分之几厘米,直至深 度达 0.102 到 0.318 厘米的凹坑。当凹坑变得太深时,电弧便会附着在铜固定器上并会熔化它。电极无法再产生并维持电弧时即会“失效”。在电极失效之前取下电极是一个好习惯。

喷 嘴用于汇聚等离子射流。喷嘴中的圆孔应当保持完美的圆度和同心性。圆孔的直径和长度都很关键:孔口的任何损坏都会影响电弧的形状并进而影响切割件的质量。 等离子弧通过喷嘴却不会接触铜材料,这是因为喷嘴壁受到涡流气体边界层的保护。如果等离子弧接触喷嘴,等离子弧会融掉部分铜材料。喷嘴的正常磨损是出现轻 微槽沟或孔口前沿处圆孔轻微扩大。在每次引弧期间,喷嘴表面可能会出现一定程度的损伤,导致孔口周围呈回火色。喷嘴内壁则会积聚二氧化铪沉积物,进而干扰 气流。当喷嘴无法再形成连续的等离子弧,无法进行良好、干净的切割时即会“失效”。

最先进的空气和氧气等离子切割系统的正常零部件寿命是用弧 1 - 2 小时或几百次穿孔。某些系统可以达到 1000 次乃至更多的起弧,才需要更换零部件。

故障检修

解决任何零部件寿命问题的第一步是仔细检查零部件并确定哪个零部件出现故障。零部件通常会有可见的线索,从而暗示出故障的根源。

有 3 种可能的情形:

情形 1:电极及喷嘴均不良

如果检查零部件状况时发现电极和喷嘴都磨损严重,则很可能是因为电极导致喷嘴失效。由于电极位于上游,因而当熔融材料被吹扫出电极末端并沉积到喷嘴内部时,将会连带损坏喷嘴。如果使用时间足够长,所有电极最终都会这样报废。

如 果电极点蚀又深又宽,铜由于过热而变为淡黄色、蓝色或黑色,则很可能是因为冷却剂流量过低。在极端情况下,电极末端可能会被熔掉。请验证冷却介质的流量。 在水冷型割炬中,使用漏斗测试方法检查冷却水回流到冷却罐处的流量。如果流量不符合规定,请检查泵问题,确认是否存在扭结、泄漏、过滤器堵塞或其他堵塞问 题。在气冷型割炬中,检查气体流量是否过低。

如果电极的末端遍布小斑点,喷嘴内部也出现相应的损坏,则暗示存在气体流量过低的问题。气体流 量过低会导致喷嘴与电极之间出现不可控的击穿现象。检查流向割炬的等离子气体流量。最好的检查方法是:在系统处于测试模式时,在割炬出气口处放置一个流量 仪 (0-400 cfh) 和一根软管。如果没有流量仪,有一个快速检查方法是在割炬出气口处感受气流(前提是要打开等离子气体)。您应该会感受到气体在漩涡式流动并且会产生一种吸 力。

如果电极有一层很厚的黑色残留物,请检查是否存在气体污染。有一种快速检查方法就是使用纸巾测试。在气流通过系统时,将一张洁净的纸巾置于割炬下方。不应出现受潮或受污染的迹象。

情形 2:电极良好,喷嘴不良

如果电极看上去几乎全新,而喷嘴严重损坏,则最大的可能是喷嘴出现双弧。如果电弧接触喷嘴并从孔口处腐蚀喷嘴材料,则会出现上述情形。

喷嘴内壁出现损伤(例如凹槽或“锁眼”)则表明等离子气体腔室中压力过低。这会导致电弧附着到喷嘴上。请通过对管路加压并对所有接头涂抹肥皂水,检查气体管路是否存在泄漏。

喷 嘴外壁出现损伤则常常意味着割炬与工件间的距离存在问题。首先检查穿孔高度;为避免金属熔渣,穿孔高度应两倍于切割高度。穿孔位置过低是导致喷嘴过早失效 的头号原因。检查割炬调高控制器是否正常运行。如果割炬在穿孔时因受压而紧贴板材或者在切割期间刮擦板材,喷嘴将会瞬间被烧毁。

如果喷嘴看上去温度极高,呈淡黄色、蓝色或黑色,请检查保护气体流量。保护气体有助于冷却喷嘴并保护割炬前端。

情形 3:电极不良,喷嘴良好

如果喷嘴状况良好,但电极出现较深的同心铪坑,则说明等离子气体流量可能过高。如果等离子气体涡流过强,铪芯会迅速损耗。这会导致磨损急剧加重。检查以体积计算的等离子气体流量。

还有第四种情形: 如果两个部件看上去都全新,但割炬无法“点火”,并且使用全新套件时割炬可以点火,则问题不在于零部件的寿命,而是难以起弧。完好的电极和喷嘴常常由于无 法点火而被丢弃。导致难以起弧的最常见原因是:割炬点火时,预流期间内等离子气体压力过大。通常,割炬会发出“劈啪”声,却难以起弧。

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