等离子体金属切割

1957年,联合碳化物公司的罗布特·盖奇发明了等离子体电弧切割工艺。工艺采用铜质喷嘴约束等离子体弧柱,从而产生狭窄的电弧通道和高速等离子体流。今天的等离子体切割机可以切割250mm厚的不锈钢板。将水沿辐射方向喷入电弧,水蒸发后围绕高温等离子体弧柱产生蒸汽边界——Linden Frost层,从而实现对电弧的更强约束。采用这种设计得等离子体炬的温度高达50000K,是传统等离子体炬的两倍。

空气等离子体切割工艺于20世纪60年代投入工业化应用。空气中的氧气成为额外的能量源,因此其切割速度比氮气等离子体切割工艺高25%。空气等离子体具有强腐蚀性,因此必须使用锆电极替代钨电极。今天的空气等离子体切割机也是用氮气等离子体,以及一个外部空气环层。

最新的切割技术同时采用等离子体切割以及水切割,从而对不锈钢材料生成高质量切槽面。同时,在厚薄不同的合金钢板的连铸作业中,等离子体切割工艺已经实现了高处理量。尽管如此,等离子体切割工艺在切割效率及自动化程度上仍然有发展的余地。一项近期的革新为采用微波等离子体源用于切割用途。新工艺的切割质量据称与激光切割不相上下,而成本则远低于后者。从全球范围看,等离子体设备的应用情景非常可观。

在电子器件生产中,微等离子焊接工艺已经用于极薄管壁的焊接以及封装材料的密封。微等离子体焰设备还用于起搏器及其他生物医学装置的封装。由于体积很小,微等离子设备还可以用于航天构件建设、导线对接以及薄管对接等特殊用途。

 

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