等离子切割工艺指导书
1.主题内容与适用范围：
本标准规定了等离子切割的一般技术要求及质量等级和尺寸偏差。

本标准适用于常用钢材的下料切割。

2．引用标准
GB 9448-1999 焊接与切割安全
JB/T 10045.4-1999 热切割等离子弧切割质量和尺寸偏差
3.等离子切割的一般要求
3.1从事等离子切割作业的人员必须经理论和技能培训，熟悉所用设备、工具的使
用性能，掌握安全操作技术和事故应急处理方案，并经安全技术部门考试合格
后，方可持证上岗操作。

3.2设备使用过程中，应严格遵守操作规程和维护保养规则。

4．切割前准备：
4.1 材料要求：
4.1.1 用于切割下料的钢板应经质量部门检查验收合格，其各项指标满足国家规范的
相应规定。

4.1.2 钢板在下料前应检查钢板的牌号、厚度和表面质量，如钢材的表面出现蚀点深
度超过国标钢板负偏差的部位不准用于产品。

小面积的点蚀在不减薄设计厚度
的情况下，可以采用焊补打磨直至合格。

4.1.3 在下料时必须核对钢板的牌号、规格和表面质量情况，在确认符合后才可下料。

4.2 切割设备及工具：
4.2.1 切割下料设备主要包括数控等离子切割机。

4.2.2 在切割前，先检查整个切割系统的设备和工具全部运转正常，并确保安全的条
件下才能运行，而且在切割过程中应注意保持。

4.2.3 检测及标识工具分别为：钢尺、卷尺、拐尺、石笔、记号笔等。

5．切割工艺参数的选择
数控等离子机切割工艺参数的选择对切割质量、切割速度和效率等切割效果的影响是至关重要的。

5.1 空载电压和弧柱电压：等离子切割电源，必须具有足够高的空载电压，才能容易
引弧和使等离子弧稳定燃烧。

空载电压一般为120-600V，而弧柱电压一般为空载电压的一半。

提高弧柱电压，能明显地增加等离子弧的功率，因而能提高切割速度和切割更大厚度的金属板材。

弧柱电压往往通过调节气体流量和加大电极内缩量来达到，但弧柱电压不能超过空载电压的65%，否则会使等离子弧不稳定。

5.2切割电流：它是最重要的切割工艺参数，直接决定了切割的厚度和速度，即切割
能力。

切割电流造成的影响：
①切割电流增大，电弧能量增加，切割能力提高，切割速度是随之增大；
②切割电流增大，电弧直径增加，电弧变粗使得切口变宽；
③切割电流过大使得喷嘴热负荷增大，喷嘴过早地损伤，切割质量自然也下降，
甚至无法进行正常切割。

所以在切割前要根据材料的厚度正确选用切割电流和相应的喷嘴。

5.3 切割速度：最佳切割速度范围可按照设备说明选定或用试验来确定，由于材料的
厚薄度，材质不同，熔点高低，热导率大小以及熔化后的表面张力等因素，切割速度也相应的变化。

5.3.1下图是空气等离子弧切割机与氧乙炔焰切割的速度对比，根据图示，当工件厚度
为12mm时，空气等离子弧切割速度是氧乙炔焰切割速度的2倍。

当工件厚度
9mm时，切割速度是氧乙炔焰切割速度的3倍。

由于切割速度快，人工费用相对降低，加之压缩空气价廉易得，空气等离子在切割板厚30mm以下碳钢时比氧乙炔焰切割更具有优势。

但切割厚度超过30mm时，用氧乙炔焰切割较好。

5.3.2 切割速度的主要表现为：
①切割速度过快使得切割的线能量低于所需的量值，切缝中射流不能快速将熔化
的切割熔体立即吹掉而形成较大的后拖量，伴随着切口挂渣，切口表面质量下
降。

②当切割速度太低时，由于切割处是等离子弧的阳极，为了维持电弧自身的稳定，
阳极斑点或阳极区必然要在离电弧最近的切缝附近找到传导电流地方，同时会
向射流的径向传递更多的热量，因此使切口变宽，切口两侧熔融的材料在底缘聚集并凝固，形成不易清理的挂渣，而且切口上缘因加热熔化过多而形成圆角。

③当速度极低时，由于切口过宽，电弧甚至会熄灭。

由此可见，良好的切割质量
与切割速度是分不开的。

5.4 电弧电压：一般认为电源正常输出电压即为切割电压。

等离子弧切割机通常有较
高的空载电压和工作电压，在使用电离能高的气体如氮气、氢气或空气时，稳定等离子弧所需的电压会更高。

当电流一定时，电压的提高意味着电弧焓值的提高和切割能力的提高。

如果在焓值提高的同时，减小射流的直径并加大气体的流速，往往可以获得更快的切割速度和更好的切割质量。

5.5 工作气体与流量：工作气体包括切割气体和辅助气体，有些设备还要求起弧气体，
通常要根据切割材料的种类，厚度和切割方法来选择合适的工作气体。

切割气体既要保证等离子射流的形成，又要保证去除切口中的熔融金属和氧化物。

过大的气体流量会带走更多的电弧热量，使得射流的长度变短，导致切割能力下降和电弧不稳；过小的气体流量则使等离子弧失去应有的挺直度而使切割的深度变浅，同时也容易产生挂渣；所以气体流量一定要与切割电流和速度很好的配合。

5.6喷嘴高度：指喷嘴端面与切割表面的距离，它构成了整个弧长的一部分。

由于等离
子弧切割一般使用恒流或陡降外特征的电源，喷嘴高度增加后，电流变化很小，但会使弧长增加并导致电弧电压增大，从而使电弧功率提高；但同时也会使暴露在环境中的弧长增长，弧柱损失的能量增多。

在两个因素综合作用的情况下，前者的作用往往完全被后者所抵消，反而会使有效的切割能量减小，致使切割能力降低。

通常表现是切割射流的吹力减弱，切口下部残留的熔渣增多，上部边缘过熔而出现圆角等。

另外，从等离子射流的形态方面考虑，射流直径在离开枪口后是向外膨胀的，喷嘴高度的增加必然引起切口宽度加大。

所以，选用尽量小的喷嘴高度对提高切割速度和切割质量都是有益的，但是，喷嘴高度过低时可能会引起双弧现象。

采用陶瓷外喷嘴可以将喷嘴高度设为零，即喷口端面直接接触被切割表面，可以获得很好的效果。

5.7切割功率密度：为了获得高压缩性的等离子弧切割电弧，切割喷嘴都采用了较小的
喷嘴孔径、较长的孔道长度并加强了冷却效果，这样可以使得喷嘴有效断面内通过的电流增加，即电弧的功率密度增大。

但同时压缩也使得电弧的功率损失加大，因此，实际用于切割的有效能量要比电源输出的功率小，其损失率一般在25%～50%之间。

5.8 切割方向选择：正确的切割方向应该保证最后一条割边与母板大部分脱离。

如果
过早地与母板大部分脱离，则周边的边角框不足以抵抗切割过程中出现的热变形应力，造成切割件在切割过程中移位，出现尺寸超差。

5.9 切割顺序影响：切割顺序是指对钢板上若干大小嵌套的套排零件依次进行切割的
顺序。

一般应遵循“先内后外，先小后大”的原则：即先切割加工件的内轮廓
（或内轮廓中嵌套的零件），后切割外轮廓；先切割面积小的零件，后切割大尺寸零件。

否则，在金属板材上切割内轮廓或其它小零件时会产生变形，造成加工件的报废。

6．等离子操作
6.1 认真阅读图纸，了解所要切割材料的厚度、宽度、强度等技术数据。

6.2 打开压缩空气，查看压缩空气压力是否正常.压缩气压力0.87MPa～0.90MPa之间。

6.3 调整割炬与被切割材料表面垂直。

07.16.2012 CLX Mr. Zhang Lihui Mr. Li Zixiang Mr. Hameder
6.4 检查等离子枪电极，喷嘴使用状况：电极凹入2.5-3mm时需更换，弧有点歪时需
要更换电极；保证喷嘴的喷口圆度.喷口变为椭圆时需更换.更换电极和喷嘴时需关闭电源。

6.5 必须按照受控图纸套料，根据零部件尺寸及钢板大小合理排料，以节省材料和提
高切割效率，编制完毕后，要仔细校对。

合理套料是指在保证切割质量的前提下，以最少的穿孔次数和最短的切割途径完成零部件切割。

6.6 正式切割前，设备根据程序先空运行一遍，观察情况，确认正确无误后才能切割。

6.7 在切割操作时，先运行切割程序，并在短时间内马上打开等离子切割开关。

在切
割过程中，随时观察切割质量。

6.8 首件切割完毕后，要仔细测量尺寸，如有较大误差，需停止操作，对切割程序进
行调节。

7．切割尺寸偏差及质量控制
7.1 切割面质量
7.1.1切割面质量根据切割面平面度u、割纹深度h两项参数进行评定。

挂渣、后拖量n、
上缘熔化度r、缺口不作为质量分级依据。

7.1.2 切割面质量等级分Ⅰ、Ⅱ两级。

切割面平面度u、割纹深度h的分等取值范围见
下图所示。

7.2 工件尺寸偏差
工件尺寸偏差是指工件的基本尺寸与切割后实际尺寸之差值，实际尺寸应在切
口经过清理并冷却到室温后进行测量。

工件尺寸偏差见表1.偏差包括由切割面平面度造成的偏差部分。

7.3常见故障和缺陷
等离子弧切割时，由于技术不熟练或操作不当，有时会产生一些故障和切割缺陷。

下表给出等离子弧切割常见故障和缺陷的产生原因及改善措施。

等离子弧切割常见故障和缺陷的产生原因及改善措施。