工作气体及其流量

出处：按学科分类—工业技术 北京工业大学出版社《特种加工手册》第263页（1171字）

工作气体的种类较多，常用的有氮、氢、氩几种，表5-2是它们的物理性质：氩气与氢气、氮气相比，它的相对原子质量大，导热率低，不吸收分解热．氩气是单原子气体．从氩气这些性质分析，可知氩气容易电离，同时由于氩气导热率低，相对原子质量大，所以容易形成高电离度，且有良好稳定性的等离子唬此外氩气是惰性气体，它对防止电极及喷嘴的氧化烧损也有益，单纯用氩气作为工作气体，虽然它的空载电压较低，但携热性差，导热率低，故弧柱短，且由于氩气的费用较高，不经济，所以一般不采用，氮气分子分解吸收热量较大，相对原子质量较氩气校故使用氮气空载电压比用氩气时高．氮气体积热容量大，导热和携热性较好，故氮气等离子电弧弧柱较长，又有分子复合热，能切割较厚的工件，氮气价廉易得，是一种使用广泛的工作气体，使用氮气的缺点是它的氧化物较多，而且它是有害性气体，对工人健康不利，切口也不光滑，氢气相对原子质量最校它的导热性及携热性都很好，但所需分解热较大，故不易形成较稳定的等离子唬只有在空载电压较高和功率较大时才能产生较稳定的等离子唬此外使用氢气的等离子唬喷嘴很易烧损，故很少把氢气单独作为等离子弧的工作气体．

表5-2 氮、氢、氩的物理性质

氮、氢、氩中任选两种气体混合使用，它们之间可互相取长补短，各自发挥特长，效果较好，如氢和氩混合[φ(H₂)=35%、φ(Ar)=65%]气体，由于氩气容易先电离，氢气可借助氩气电离热进行分解电离，氩气又可以借助氢气的良好导热性能以及复合热，使弧柱拉长，从而切割较厚的工件，且切缝窄，切口光滑，氮和氢两种气体混合使用时[φ(H₂)=15%～50%]，由于氢是还原性气体，它可以和氮中少量的氧以及弧柱附近空气中的氧化合，减少有害气体(氮气氧化物)的产生，氮、氢在电离前吸收分解热，要求空载电压高，但是两者在加工时释放出复合热，使等离子弧的温度高，故适于切割较厚的工件，但切口边缘不如氢氩气体光滑，氮氩混合气体与氢氩混合气体相比，氢的相对原子质量校容易产生高温膨胀和在电场的作用下加速，有助于弧柱拉长，另外，氢气较氮气复合的百分率大，因为氮是三键结合，氢是二键结合，所以氢较氮容易完成复合过程．

适当增大气体的流量，可以增强电弧的热压缩效应，使等离子弧更加集中，同时，由于气体流量的增加，加工电压也会随之增加，这对提高加工能力和加工质量是有好处的，但流量过大冷气流带走的热量增多，反而使加工能力下降，电弧燃烧不稳定，甚至使加工无法进行，一般流量是通过气压来控制的，常用气压为2～5Pa．