等離子切割是以高溫、高速的等離子弧為熱能,熔化被切割的金屬,並以高速氣流將熔化的金屬吹走.它能對各種金屬材料(不鏽鋼、碳鋼、合金銅、鋁、銅、鎳、鈦等)進行切割,具有切割速度快、切口窄、變形小、節省材料等特點.
空氣等離子切割機是以壓縮空氣為氣源,因工作頻繁、工作地點經常移動和環境條件差等原因,容易發生故障.這裡以LGK8-63切割機為例,分析其基本工作原理並介紹一些常見故障維修處理,原理圖見附圖所示.
一、工作原理空氣等離子切割機從結構上分主要包括:主迴路,控制迴路以及氣路三部分.1、主迴路包括接觸器KM、三相變壓器B1、三相橋式整流器(由D1~D6、C1~C6組成)、高頻振盪器(由B2、B4、FP、C12組成).2、控制迴路由控制變壓器B3和J1、J2、J3、D7、C11、R3等元件組成.3、氣路部分由減壓及電磁氣閥DF組成.
其原理簡述如下:在接好電源和氣源後,合上開關K1.電源指示燈XD亮,冷卻風機FM立即轉動.按下割炬微動開關K3,繼電器J1得電動作其常開觸點接通,電磁閥DF動作,氣路接通,割炬進行預先通氣.
另一常開觸點接通電阻R3,二極管D7對電容C11充電,組成延時電路,經過3~5秒充電完畢.繼電器J2通電閉合,接觸器KM得電閉合,主迴路通電,經過變壓器B1整流橋.正極經過B5通過連接線直接接至工件,負極通過B2輸出,主迴路得電的同時,接觸器KM的輔助常開觸頭接通繼電器J3.DK為常閉觸點,使得變莊器B4得電.B4初級電壓為220V,取自變壓器B3初級自耦抽頭,B4次級電壓為2500V左右,輸出至高壓電容C12(102M/10kV兩隻並聯)變壓器B2(初級繞組3匝.次級繞組10匝串於工作主迴路).通過變壓器B2在主迴路的負極上感應疊加-高壓,割炬靠近接觸工件(正極),引弧切割.
圖中FP為保護放電空氣間隙,間距可調,正常為1~12mm.當引弧切割工件時.電弧電流使得線圈B5(8匝)內幹簧管DK觸點動作斷開,繼電器J3失電,切斷高壓變壓器B4,引弧升壓迴路停止工作.當切割完畢,鬆開割炬微動開關K3後,則繼電器J1斷電覆位,接觸器KM主觸點斷開,主迴路停止輸出.
由於RC電路中C11的充放電作用,繼電器J2延時復位,使氣路滯後10秒斷開,割炬得到有效冷卻,起到保護作用.整個切割工作過程:預通氣一主迴路供電-高壓引弧-熄弧-氣體滯後-停止.變壓器B1為Y/Y接法,一次側線電壓為380V,二次側線電壓為170V,經整流後直流空載電壓有效值為240V,有工作負載時輸出120V.
二、等離子切割機的缺陷
此型號等離子切割機,從其原理圖或實際結構來分析主迴路、控制迴路等,沒有使用集成電路,雖然結構簡單,但存在一些缺陷.因為電源進線接至機上一端子板,然後從端子板直接接至接觸器KM.開/關機只是開/斷控制迴路開關K1,繼而控制接觸器KM.在實際使用中若發生接觸器KM鐵心卡阻或觸點燒結(此故障極常見),此時切割機仍然有電壓輸出.容易發生關不斷電源的故障.從保護設備和工作人員或者從維修的角度分析,電源進線後與接觸器KM之間至少需一隻容量為30A左右(根據設備容量來估算)的三相斷路器.
值得一提的是,在引弧過程中未切割工件即主迴路已得電,控制迴路工作,J3、B4工作,在B2的次數上有一引弧電壓,疊加在主迴路上.
由圖上看,此引弧分量電壓;經工件輸出引線線間電容C13,線地電容C14、C15耦合,反加在變壓器B1的次級,通過繞組匝間電容C16反饋至電源側,給工頻電源造成汙染.用一高內阻數字萬用表直流電壓1000V擋,一表筆搭接電源進線任一相,另一表筆懸空,數字萬用表的顯示值是一不穩定的值(遠高於0V)。
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