等离子电弧的加工机理

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257页（774字）

电弧受到压缩的原因，是在气流和水冷紫铜喷嘴这两个外因条件作用下，产生3种效应，促使电弧内部热电离过程的变化而实现的．

(1)机械压缩效应 利用喷嘴孔道直径来拘束电弧的截面，使弧柱能量密度和温度提高．

(2)热压缩效应 紫铜喷嘴具有良好的导电性和导热性．由于受到水冷易降低温度，在喷嘴内壁和弧柱之间形成一层很薄的冷气膜，高速流经喷嘴孔道的工作气流也促进了冷气膜的形成．形成的冷气膜进一步迫使电弧减小截面，使电流密度和温度进一步提高．

(3)磁收缩效应 电弧电流可以看成无数根同向的电流线，其形成的磁场使电流线相互吸引，导致电弧截面缩小．电流密度越大，收缩作用越强．

由于上述压缩效应的作用，使等离子弧弧柱截面缩校能量集中，能量密度可达10⁵～10⁶W／cm²，等离子弧所产生温度远高于一般电弧．一般电弧所产生的温度约为1000～5000℃，而等离子弧所产生的温度高达10000～25000℃以上．气体的电离度随温度的增高而剧增，在电场的作用下，气体离子流约以10⁴～10⁷m／s(高于声速)的速度从喷嘴孔喷出，对工件表面产生巨大的轰击力，释放出大量的热，伴随电弧高温所产生的温度足以使等离子弧作用处的工件材料局部熔化、汽化．

若将图5-1中的阳极接到喷嘴上，使阴极和喷嘴之间发生电弧放电，用吹入的气流把热量传递到工件表面上进行加工，这种加工方式，称为等离子射流加工．这种方法虽比工件接阴极(即等离子弧加工)时的工件表面温度低一些，但它可以对非导体工件进行加工．