等离子弧切割系统主要由供气装置、电源以及割枪几部分组成，水冷枪还须有冷却循环水装置。图6-36是空气等离子弧切割系统示意图。

图6-36 空气等离子弧切割系统示意图

1—空气压缩机 2—切割电源 3—割枪 4—工件 5—接工件电缆 6—电源开关 7—过滤减压阀

1.供气设备

空气等离子弧切割的供气装置的主要设备是一台大于1.5kW的空气压缩机，切割时所需气体压力为0.3～0.6MPa。如选用其他气体，可采用瓶装气体经减压后供切割时使用。

2.电源

等离子弧切割采用具有陡降或恒流外特性的直流电源。为获得满意的引弧及稳弧效果，电源空载电压一般为切割时电弧电压的2倍，常用切割电源空载电压为150～400V。

切割用电源有几种类型。最简单的电源是硅整流电源，整流器、前级的变压器是高漏抗式的，所以电源具有陡降外特性。这种电源的输出电流是不可调节的，但有的电源采用抽头式变压器，用切换开关调节二挡或三挡的输出电流。

目前连续可调节输出电流的常用电源有磁放大器式、晶闸管整流式以及逆变电源，这些电源可将输出电流调节至理想的电流值上。其中逆变电源具有高效、体积小及节能等优点，随着大功率半导体器件的商品化，逆变电源将是切割电源的发展方向。

3.割枪

等离子弧切割用的割枪大体上与等离子弧焊枪相似，只是割枪的压缩喷嘴及电极不一定都采用水冷结构。割枪的具体形式取决于割枪的电流等级，一般60A以下割枪多采用风冷结构，即利用高压气流对喷嘴及枪体冷却及对等离子弧进行压缩。风冷割枪原理如图6-37所示。60A以上割枪多采用水冷结构，如图6-34a所示。割枪压缩喷嘴的结构尺寸对等离子弧的压缩及稳定有直接影响，并关系到切割能力、割口质量及喷嘴寿命。表6-12为推荐的切割用喷嘴的主要形状参数。割枪中的电极可采用纯钨、钍钨、铈钨棒，也可采用镶嵌式电极。电极材料优先选用铈钨，但空气等离子弧切割时，则采用镶嵌式锆或铪电极，镶嵌式水冷及风冷电极如图6-38所示。

表6-12 等离子弧切割用喷嘴主要形状参数^［2］

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图6-37 风冷枪原理图

1—气流 2—电极 3—分流器（陶瓷） 4—喷嘴

图6-38 镶嵌式电极

a）风冷 b）水冷 1—钨 2—铜 3—水槽

由于等离子弧割枪在极高的温度下工作，枪上的零件应被认为是易损件。尤其喷嘴和电极在切割过程中最易损坏，为保证切割质量必须定期进行更换。

等离子弧割枪按操作方式可分手工割枪及自动割枪。割枪喷嘴至工件问的距离对切割质量有影响。手工割枪的操作因割枪的样式而有所不同，有的手工割枪需操作者保持喷嘴至工件问的距离，而有的割枪喷嘴至工件问的距离是固定的，操作者可以在被割工件上拖着枪进行切割。自动割枪可以安装在行走小车、数控切割设备或机器人上进行自动切割。自动割枪喷嘴至工件问的距离可以控制在所需的数值范围之内，有些自动切割设备在切割过程中可以自动将该距离调节至最佳数值。

4.切割控制

等离子弧切割过程的控制相对简单，主要有启动、停止控制、联锁控制及切割轨迹控制。

大部分手工切割通过割枪上的触动开关控制操作过程，压下开关开始切割，松开开关或抬起割枪停止切割。由于大电流割枪中电极距喷嘴距离较远，为了便于引弧，可以改变切割过程中的气流量，在引弧时使用小气流量，以防止电弧被吹灭，电弧引燃后再通入正常的气流量。

切割过程中的联锁控制是为了防止切割时气压不足或冷却水流量不足损坏割枪。一般使用气电转换开关作为监测气压的传感控制元件。当气压足够时气电转换开关才能转变开关状态允许电源输出电流，如在切割过程中气压不足则自动停止输出电流，中断切割。对于水冷割枪需要采用水流开关与控制电路形成联锁控制，在水流不足时禁止启动或自动停止切割。

运动轨迹可变的数控行走设备可用于等离子弧自动切割，设备依据预先编制好的程序行走直线或曲线，将板材切割成所需的形状。另外，切割机器人也已用在切割生产之中，使切割自动化程度进一步提高。