血浆中的一个常见的描述是，它是物质的第四态。我们通常认为的固体，液体和气体物质的三个国家。这些国家最俗称的物质，水，冰，水和蒸汽。如果添加热能，冰将改变从固体到液体，如果添加了更多的热量，它会改变一个气（汽）。当大量热气体，它会改变气体等离子，物质的第四态。 电离如果我们添加更多的精力去水，气化和蒸汽的形式，分成两种气体，氢气和氧气。通过增加更大的能量气体，我们发现，其特点是温度和电气特性方面大幅修改。这个过程称为电离，气体原子之间的自由电子和离子的创造。 通过增加更大的能量气体，我们发现，其特点是温度和电气特性方面大幅修改。这个过程称为电离，气体原子之间的自由电子和离子的创造。当发生这种情况，气，现在已经成为了血浆，是因为自由电子导电电流。适用于通过金属的电流传导的许多原则也适用于等离子体。例如，如果一个金属载流断面减小，阻力增大。需要更高的电压，迫使电子通过这个截面和相同数量的金属加热。也是如此等离子气体，我们更减少截面，它得到热。 在这种等离子弧过程的历史回顾，我们将按照高速气体流量，从本质上讲，等离子弧的发展“等离子切割过程。” 等离子弧工艺的发展 1941年，美国的国防工业一直在寻找更好的方法，一起参加战争的努力和对飞机的生产，更具体地说，轻金属。在这一努力中，一个新的焊接工艺的诞生。电弧熔化的金属，惰性气体保护和周围的弧熔融金属池是用来取代的空气，防止空气中的氧气从拿起的熔融金属。这个新的进程“氩弧焊”（钨惰性气体），似乎是一个完美的解决方案非常具体的要求高质量焊接。由于这种焊接工艺成为了大量用户，业内人士认为，在这个新的应用，原来是工业气体制造商最感兴趣的氩气和氦气等气体。 ，特别是，这些工业气体公司和联合碳化物公司林德部，成为活跃和成功与TIG焊接过程中，也被称为“Argonarc”或“Heliarc。”今天，这个过程被称为“氩弧焊”（气体钨弧焊）。 到1950年，氩弧焊牢固确立自己作为一个特殊材料的高品质焊接的焊接新方法。在TIG焊接工艺的进一步发展工作的，联盟硬质合金的焊接实验室的科学家们发现时，他们减少的气体喷嘴开放，导演的氩弧焊火炬电极（阴极）的惰性气体的工件（阳极），打开的属性TIG电弧可能会大大改变。减少喷嘴开放限制了电弧和气体，并提高其速度和它的电阻热。电弧温度和电压急剧上升，离子和非离子气体的势头删除熔化的水坑，由于较高的速度。而不是焊接，金属切割等离子体射流。 在图1中，这两个弧是在氩气在200安培。等离子体射流是3 / 16英寸（4.8毫米）的喷嘴直径只有适度收缩，但它的工作电压两次，比相应的TIG电弧产生的热等离子弧。如果相同的电流被迫通过喷嘴与一个更小的开放，温度和电压的上升。同时，较高的气体的动能能量离开喷嘴弹出熔化的金属，创造了削减。 
| 图1。TIG电弧等离子体射流（右）的温度分布。 |
等离子切割弧大大高于如图2所示的TIG电弧热。这些更大的温度有可能的，因为等离子体炬的喷嘴气体流量高形成一层沿喷嘴壁的非离子气体相对凉爽的边界，允许电弧收缩程度较高。这边界层的厚度可进一步增加了纷飞的切割气。纷飞的行动被迫较重的，冷却器，非离子气体径向向外移动，并形成了较厚的边界层。大多数等离子切割炬的切割气盘旋，以达到最大的电弧收缩。 
| 图2。TIG焊接电弧。 |
转移和非转移的模式在传输模式下，可以操作一台等离子喷射等离子体炬电极（阴极）和工件（阳极）之间的电流流。它也可以工作在非转移的模式，电极和火炬喷嘴之间的电流流动。这两种操作模式如图3所示。 
| 图3。转移和非转移的模式。 |
虽然热等离子体流从喷嘴在这两种操作模式的出现，转移模式，都是在等离子切割使用，因为可用的热输入工件时的弧线，更有效地应用在与工件的电气接触。 改变等离子体射流的特点等离子体射流的特点，可以通过改变气体种类，气体流量，电弧电流，电弧电压和喷嘴尺寸大大改变。例如，如果使用低气体流速，等离子体射流成为一个高度集中的热源用于焊接的理想选择。反之，如果足够的气体流量增加，等离子体射流的速度是如此之大，弹出熔融金属通过工件的热等离子弧和削减创建的。 传统的等离子切割（1957） 联合碳化物公司林德部在1957年推出，由传统的“干”电弧收缩技术所产生的等离子体射流。同年，罗伯特博士量具获得了专利，17年给美国联合碳化物一个虚拟的垄断。这种技术可以用于任何金属在相对较高的切割速度切断。板的厚度范围可以从金属薄板到高达10英寸（250毫米）厚的钢板。切割厚度最终取决于火炬的载流能力和金属的物理性质，化学性质。与1000安培的电流容量重型机械化火炬穿过10英寸厚的不锈钢和铝。然而，在大多数工业应用中，钢板厚度很少超过两英寸。在这个厚度范围内，传统的等离子切割通常斜面，有一个圆形的顶部边缘。斜面切割的切割面的热输入不平衡的结果。导致一个积极的切割角度，因为在切弧消散顶部的热能通过削减的进展。 这种热不平衡减少了把火炬尽可能接近工件，并采用电弧收缩的原则，如在图1所示。增加电弧的收缩引起的电弧温度曲线成为延长和更均匀。与此相对应，切变得更平方米。不幸的是，传统的喷嘴收缩增加收缩的趋势是有限的，发展之间的电极和喷嘴和喷嘴与工件之间的第二个弧的两个圆弧系列，一条弧。 这种现象被称为“双电弧”和损坏电极和喷嘴。双电弧，等离子切割质量，可以改善的程度极为有限。由于在50年代中期引进的等离子弧过程中，相当多的研究集中在增加，而无需创建双电弧弧收缩。等离子弧切割执行然后是现在被称为“传统的等离子切割。”它可以将繁琐的申请如果用户是切割金属的种类繁多，不同的板材厚度。例如，如果传统的等离子工艺是用来切割不锈钢，碳钢，铝，它是需要使用不同的气体和气体流量为最佳的切割质量，在所有三种金属。 传统的等离子切割机为主，从1957年到1970年时，往往需要非常昂贵的氩气和氢气的混合气体。 成双F低的等离子弧（1962） 双流技术开发和飞马特公司和詹姆斯布朗宁，贸发局主席，在1963年获得专利。它涉及到一个传统的等离子切割过程中的轻微修改。从本质上讲，它合并了传统的等离子切割相同的功能，除了次要气体保护周围的等离子喷嘴添加。通常情况下，双流量运行中的切割，或血浆，气体是氮和二级保护气体选定要切割金属。中学屏蔽气体，通常用于低碳钢，不锈钢中的二氧化碳，氩气/氢气的混合物对铝的空气或氧气。 切割速度仍比传统的切割碳钢好，但切割质量是许多应用的不足。不锈钢和铝的切割速度和质量基本上是与传统工艺相同。 这种方法的主要优点是可以嵌在陶瓷气体杯或盾杯，如图4所示喷嘴，防止喷嘴与工件短路，减少双电弧的倾向。保护气体也涵盖了切削区，提高切割质量和速度，以及冷却喷嘴和屏蔽盖。 
| 图4双流量等离子切割。 |
空气等离子切割（自1963年以来） 在20世纪60年代初引入空切，切割低碳钢。空气中的氧气从钢水的放热反应提供额外的能量。这削减了约25用氮气等离子切割％的速度增加额外的能量。虽然这个过程可以用来切割不锈钢和铝，对这些材料的切割面被严重氧化和许多应用中是不可接受的。 与空气切割的最大的问题一直等离子体炬电极的快速侵蚀。特殊电极，锆，铪，铪合金，需要在几秒钟内，因为钨侵蚀，如果切割气体中所含的氧。即使这些特殊材料，使用空气等离子电极的寿命比与传统的等离子相关电极寿命少得多。 空切，虽然在20世纪60年代末在美国和西方世界的追求，“Feinstrahl布伦纳”（火炬制作一个禁区弧）由曼弗雷德面包车阿登开发，引进与稳定方面取得了进展，东欧。这项技术是通过在俄罗斯，并最终在日本。主要供应商成为东德Mansfeld。在日本的一些造船厂空气等离子切割设备的早期用户。然而，电极的寿命相对较短，研究透露，工件切割面了在溶液中的氮的比例很高，这可能导致孔隙度时，随后焊接。 水盾等离子切割（1965年） 水盾等离子切割类似于除了保护气体取代水的双重流量。切割的外观和喷嘴的寿命进行了改进，因为水的冷却效果。切方形，切割速度和糟粕积累，没有适当地改善了双流量等离子切割，因为水没有提供额外的电弧收缩。 水喷射切割（1968年） 早些时候，有人说，提高切割质量的关键是提高电弧的收缩，同时防止双电弧。在注水等离子切割过程中，水是放射状注射以统一的方式，如在图5所示成弧形。水的弧的径向冲击只是铜喷嘴可以单独提供了一个圆弧收缩程度较高。据估计，在这一地区的电弧温度接近50000 ° K或太阳表面温度的两倍以上，传统的等离子弧的温度大约九倍。最终结果是提高了切割的方形，提高切割低碳钢时，切割速度和消除糟粕。径向注水电弧收缩并于1968年开发的专利，根据Hypertherm，美国公司的总裁理查德W.沙发小 
| 图5。注水等离子切割。 |
另一种办法是采取收缩水弧开发的弧周围的水漩涡。利用这种技术，电弧的收缩依赖于需要产生一个稳定的水涡的旋转速度。高的旋转速度造成的离心力趋于扁平化对弧形和环形薄膜的水，因此，取得了一个收缩的效果小于径向注水。 不像前面描述的传统工艺，注水等离子的最佳切割质量上获得所有的金属，只用一个气体：氮气。这种单一的气体需求的过程更经济，更容易使用。身体，氮是理想的，因为其优越的电弧的热量转移到工件的能力。氮吸收热能，当它分离时，已放弃在工件重组。尽管在那里的水冲击的弧极高的温度，低于10％的水被蒸发。剩余的水从喷嘴在一个圆锥形的喷雾冷却工件的顶面的形式退出。这额外的冷却防止切面上形成的氧化物，并在最大热负荷点的高效冷却喷嘴。 电弧收缩的原因是在注水区形成绝缘层边界之间的等离子体射流注入水蒸汽。 （此蒸汽边界层，“林登一层冰霜，”是相同的原则，允许一滴水舞蹈在一个炎热的金属板，而不是立即蒸发。） 喷嘴的寿命大大提高注水技术，因为蒸汽边界层从激烈的弧热绝缘喷嘴，水冷却和保护喷嘴最大的电弧收缩和最大的电弧热点。由水蒸汽边界层所提供的保护还允许一个独特的设计创新：整个喷嘴部分可陶瓷。因此，双电弧，喷嘴破坏的重要原因，几乎完全消除。 切割边缘的一个重要特点是，右侧切口呈方形和斜面切口左侧稍。这是不是注水造成的，而是从顺时针漩涡的等离子气体导致。这漩涡，造成切口右侧上花费更多的电弧能量。此相同的切不对称存在使用传统的“干”切割时切割气盘旋。这意味着，需要正确选择行驶方向，产生一个方形切割工件的正确的一面。 切割与两侧平行的一环的情况下，外半径将在顺时针方向切割，这给右侧的方形切割。同样，内切是逆时针的方向，保持环内的广场边。反转气流漩涡和，因此，也削减左侧好的一面，可以提供一个逆时针的漩涡环。这将是如果两个火焰切割系统，同时削减镜像零件。 水消声器和地下水位（1972） 由于等离子弧过程是一个高度集中的热源50,000 K，有与之抗衡的一些负面影响： • 在最高弧电流，等离子切割产生一个强烈的噪音水平，远远超过通常在工作领域所允许的要求耳朵保护。 • 在工作区的烟雾和潜在的有毒气体，需要良好的通风。 • 紫外线辐射，这可能会导致皮肤和眼睛灼伤，所需的防护衣物和墨镜。 这些副作用打开等离子弧过程中，在环境方面的批评。这必须找到处理这些问题的地方。 1972年，海宝介绍，专利的水消声器和地下水位的污染控制系统，控制潜在的有害影响等离子弧切割。 水消声器水消声系统创建一个高流量的水盾周围的火炬，这与地下水位使用时产生以下好处： • 通过水幕的消音效果，等离子弧的高噪音水平大幅降低。 • 烟雾和有毒气体密闭的水幕，担任水洗涤，去除水中的烟雾粒子的区域。 • 弧眩光减少到一定程度，危险性较小的眼睛。 • 在水中适当的染料，紫外线辐射减弱。 地下水位水库位于地下水位之下逃避削减底部封装的高强度噪声，也吸收烟雾粒子的工件。 水下切割（1977） 在欧洲的进一步尝试减少等离子弧的噪音水平，并尽可能导致水下切割，以消除烟的发展。这种高功率切割等离子切割100安培以上的电流的方法已经变得如此受欢迎的今天，许多大功率等离子切割系统水供应。 水下等离子切割，工件浸泡在水中约2至3英寸和等离子焊枪切割，而浸泡在水中。烟雾和噪音水平，以及弧眩光大大降低。这种切割方法的一个负面影响是无法观察工件同时切割，切割速度是减少10-20％。此外，操作者可以不再确定的电弧声，切割过程中是否是正确的出发和消耗品是否产生了良好的优质切。 最后，水切割时，切割区周围的一些水成氧和氢的关联，并释放氧气，有一种倾向，从切（尤其是铝和其他轻金属）形成的金属氧化物，与熔融金属结合树叶在水中自由氢气。当这种氢收集在一个工件下的口袋，它创建小型爆炸时与等离子体射流重新点燃。因此，对水的需求不断激动，同时切割等金属。 水下消声器基于水下切割的普及，在1986年，海宝设计，并申请了专利一个水下的水注入火炬周围的空气消声器，建立一个气泡在其中可以进行切割。这成为注入了水下切割过程，这是最经常用氧气切割高达260安培的空气。使用此过程中，提高切割质量和生产的正常水行所取得的高速切削和“空中”等离子切割技术。 低放空气等离子切割（1980年） 1980年，等离子弧切割设备制造商在西半球引进设备，特别是对低放等离子系统，使用空气等离子气体。到1983年初，飞马特公司推出的PAK3和SAF推出的ZIP切割。这两个单位，受到极大的成功，在美国和欧洲其他。这开了一个新的时代，这世界市场规模在20世纪80年代增加了约50倍，创造了许多新的制造商对等离子弧切割。终于接受了等离子弧切割金属切削加工的新方法，并认为是一个有价值的工具，在现代金属加工行业的所有环节。 通过行业竞争加剧等离子弧切割新的推力，相继出台了许多新的改进的过程中容易使用。这个过程是更可靠和操作需要较少的技能。电源设计，采用固态小学和中学的转换器技术的改进电弧特性和减少系统的尺寸和重量。海宝的后座力（或接触开始）火炬消除高频引弧，和空气注入盾喷嘴，保护在金属穿孔的前端部分专利的其他贡献。 氧气等离子切割（1983年） 由于易切削钢的传统方法是富氧燃烧的过程，它是合乎逻辑的工程师开发的等离子弧切割试图从一开始使用氧气作为等离子气体。然而，在电极尖端的温度非常高纯氧的存在造成的所有已知的电极材料，以迅速恶化，要么没有削减或只有非常短的时间这呈现的氧气和空气削减不可接受的等离子气体。因此，氧气切割，被遗弃在等离子切割技术发展的最初几年。在1970年年初，人们发现，锆，铪和工业提供的形式没有抵抗与氧离子弧切割发生的迅速恶化。空气和氧气等离子气体再次成为极端的兴趣。 海宝参加了这一挑战，并开始认真的研发力度。 1983年，公司成功地与改进的火炬设计，使得它可以使用氧气作为等离子气体。水注入氧气等离子弧切割专利被授予和氧气等离子切割成为等离子弧技术的最新发展。氧气等离子切割提供了广泛的糟粕自由切割速度条件，提高切割速度高达30％，而在目前的水平较低，生产顺利，方形和柔和的边缘。由此产生的切割边缘更容易制作的弯曲或焊接。现在所有的钢材，包括高强度，低合金钢，切，采用这种新工艺的糟粕。 的重要组成部分，仍然是电极的寿命，即使使用铪，仍然有限。然而，用氧气切割钢铁的切割质量是一流的，大多数最终用户发现在面对电极的寿命较短，是可以接受的高得多的速度和切割质量的权衡。氧等离子体昂贵切后的糟粕清除往往用氮气切割的操作几乎完全消除。 注氧等离子切割（1985年） 注氧离子切割规避使用的等离子气体中的氮，如图6所示，在喷嘴出口注入氧气下游电极寿命的问题。 
| 图6注氧等离子切割。 |
这个过程是专门用于低碳钢和切割速度略有增加。不过，主要缺点是缺乏垂直切割，清除过多的切缝，喷嘴的寿命短，和有限的多功能性（低碳钢）。虽然这个过程是在一些地方仍在使用的，在有限度的增加，与它相关的性能并不能证明这个相当复杂和微妙的火炬设计的的的额外费用。 深水等离子切割在20世纪90年代，原子电力行业面临着两大挑战： 1。 如何延长现有核电站的寿命 2。 如何拆除非经营性植物 虽然电力行业正在努力开发程序，修复组件在反应堆池，几个国家的原子委员会正在寻找切成小块，处置消耗反应堆和其他组件的方法。 由于反应器和辅助部件必须保持在一池的水，所有的维修和拆卸他还必须完成水下。由于组件的主要组成部分是由不锈钢制成，等离子切割机是一种理想的方法。克服水下切割的问题，一直是等离子设备制造商最拒绝参与的过程中面临的挑战。海宝曾与几个承包人在核电产业发展水下切割等离子切割设备。 Hypertherm的PAC500 1000安培等离子系统在1990年成功地使用，以削减多达15英尺的水（4.56米）的康涅狄格州美国人核电力厂下4 1 / 2“（114毫米）不锈钢钢热盾牌。此外在1990年，在MAX100 MAX200是在多个地点水下25英尺（7.62米）的深度，正在制订计划，削减低于100英尺（30.48米）的海上应用。 高密度等离子切割（1990年） 激光切割已成为金属切削行业中重要的竞争对手，因为它能够生产高品质与精确性削减。承担在精密金属切削市场的地方，等离子设备制造商增加了他们的设计工作，以进一步提高其设备的切割质量。 在20世纪90年代初，我们看到了40至90安培，这就产生了方正削减和降低切削速度增加切缝宽度的第一个高品质的血浆安装。有些单位有来自日本厂商。海宝推出了其HyDefinition技术在这个市场竞争。期望很快就会相同的质量作为激光切割，等离子切割。由于等离子设备的资本成本远低于激光单元，我们希望这种类型的等离子切割机，将成为在今天的激光切割市场的主要竞争对手。 激光持久的易损件（1990年） 由于空气和氧气等离子切割已成为越来越受欢迎，主要问题已成为他们的易损件的生命周期短。等离子切割系统的主要制造商都致力于在这个问题上。预计在不久的将来，空气/氧气电极的寿命将大大延长，降低成本，等离子切割，从而使这一过程更加广泛应用于切削钢。海宝已经推出了几种型号，这大大增加了部件的使用寿命，其长寿命技术。 结论从这次审查中，很明显，血浆过程在过去的三十五年中取得了惊人的进展，特别是在过去五年。今天，三个明显的趋势，可以发现： 1。 低于200安培的电流水平的光手工裁剪单位的市场将继续扩大。这个不断扩大的市场将吸引更多的竞争对手，这将产生更好的产品和扩大低放空气等离子市场。 2。 切割机和机器人的市场将继续寻求高品质，公差等离子切割系统切割。激光切割设备，价格极具吸引力的氧等离子体和更轻更简单和低放单位将竞争毫不逊色。海宝，其技术领导地位，将继续发挥主导作用，在这一细分市场。 3。 易损件和割炬的研究和发展将继续下去，不断延长消耗品寿命和提高切割质量。 由于等离子切割机接近成熟阶段，行业面临的挑战，以提供更精确的火炬和易损件，先进技术的动力源。在一般情况下，预计在可预见的将来，等离子切割机市场将继续沿着高速增长的态势。 |