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大多數(shù)制造廠和鋼加工中心必須具備穿孔金屬板的能力。加工速度快代表著高生產(chǎn)效率和收益，由於使用等離子系統(tǒng)穿孔速度和切割速度較快并且精加工出的產(chǎn)品光潔，所以等離子系統(tǒng)取代火火焰切割系統(tǒng)成為的切割系統(tǒng)。
盡管等離子系統(tǒng)有許多優(yōu)勢(shì)，但是生產(chǎn)實(shí)踐中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用等離子系統(tǒng)很難針對(duì)超過1.25英寸厚的金屬材料進(jìn)行穿孔加工。不僅如此，工廠操作人員也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)割炬堵滿易損件熔渣，或是易損件上附有一層熔渣。
現(xiàn)如今，經(jīng)過等離子割炬及易損件方面的改進(jìn)，等離子穿孔能力正得到顯著提高。那麼，傳統(tǒng)穿孔技術(shù)對(duì)穿孔有哪些限制？特別是針對(duì)厚金屬材料的切割，將如何改進(jìn)等離子系統(tǒng)從而使其成為理想的切割系統(tǒng)？這將是本文著重關(guān)注的。
穿孔工藝及相關(guān)注意事項(xiàng)
1.穿孔工藝?yán)碚?br> 使用等離子割炬進(jìn)行穿孔時(shí)，等離子弧貼在金屬板的上表面，并且傳遞足夠的能量將上表面的金屬熔化。通常會(huì)使用非載流冷空氣和等離子保護(hù)氣將這些熔渣吹走。之後，等離子弧轉(zhuǎn)移到孔底，繼續(xù)加深熔化金屬板直到將其穿透，穿孔工藝結(jié)束。
2.幾種穿孔技術(shù)的注意事項(xiàng)
a.穩(wěn)定穿孔方法
通常割炬在整個(gè)固定穿孔過程中保持在制造商推薦的穿孔高度。這是本行業(yè)中使用的zui簡(jiǎn)單并且zui直接的穿孔技術(shù)。本技術(shù)的問題在於對(duì)割炬及易損件的損壞以及運(yùn)行成本高。
b.低弧轉(zhuǎn)移/拉弧方法
使用低弧轉(zhuǎn)移/拉弧方法，在等離子弧轉(zhuǎn)移到金屬板時(shí)提升割炬，以實(shí)現(xiàn)拉弧。使用此方法，雖然可以降低對(duì)割炬及易損件的影響，但是穿孔時(shí)間將會(huì)延長(zhǎng)，并且不是所有升降體和控制器都可以使用該技術(shù)。
c.移動(dòng)穿孔方法
使用移動(dòng)穿孔技術(shù)，割炬定位到距目標(biāo)穿孔點(diǎn)一定距離的金屬板上。操作工使用此技術(shù)時(shí)需確保引入電纜長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)以穿透整個(gè)材料。另外還需特別注意大量的火花飛濺到切割床上，從而可能引發(fā)火災(zāi)。
d.雙弧穿孔技術(shù)
通過將割炬定位到金屬板上系統(tǒng)zui大弧轉(zhuǎn)移高度以開始雙弧穿孔工藝。雖然該技術(shù)可以很大程度上增大等離子系統(tǒng)的穿孔能力，但是依然有缺點(diǎn)。該技術(shù)將增大穿孔和原材料浪費(fèi)且會(huì)延長(zhǎng)穿孔時(shí)間。
等離子穿孔的實(shí)際操作問題
上述的穿孔工藝?yán)碚摵芎茫?，隨著穿孔的開始且逐步加深，會(huì)出現(xiàn)4個(gè)問題限制該工藝。
首先是將能量傳遞到孔底的相關(guān)問題。等離子弧的能量隨著孔不斷加深而減少，并且需要傳遞到孔底和孔周圍，從而擴(kuò)大了金屬板上表面的孔，并且降低了穿孔速度。隨著孔不斷加深和擴(kuò)大，割炬和工件間的距離也變長(zhǎng)，從而需要增大弧壓，否則等離子弧有可能熄滅。即使電源電壓足夠維持等離子弧燃燒，但長(zhǎng)時(shí)間穿孔使得割炬一直接觸熔化的熱鋼材，易損件有可能開始熔化，尤其是保護(hù)帽。
第二，清除孔中熔渣用流體動(dòng)力學(xué)問題。冷等離子氣體和保護(hù)氣體本該將熔渣從孔和工件中吹掉。但是，隨著孔加深，很難做到這點(diǎn)。結(jié)果在孔底形成一個(gè)熔池。
第三，穿孔厚金屬材料時(shí)產(chǎn)生的熔渣問題，這也是zui嚴(yán)重的問題。大多數(shù)割炬頭都會(huì)卷起。由於割炬直接貼在要穿孔的金屬上，熔化掉的金屬以及產(chǎn)生的熱量將返回到割炬。隨著割炬溫度，尤其是保護(hù)帽溫度不斷升高，熔化掉的金屬很容易附著在割炬上。這樣會(huì)將更多的熱傳遞給保護(hù)帽，致使熔渣和熱量不斷堆積。不斷增多的熔渣將會(huì)堵塞排氣孔和主孔，并且影響割炬初始高度感應(yīng)。所有這些都將降低穿孔能力和切割質(zhì)量。zui終，保護(hù)帽乃至噴嘴都可能熔化掉。
第四，就是熔化掉的金屬即使未使割炬卷起，也經(jīng)常會(huì)使金屬板上表面翹起。金屬板上表面穿孔邊緣附近通常會(huì)出現(xiàn)明顯的熔池。熔池覆蓋金屬板的面積很大，并且相當(dāng)厚。如果在變硬後的熔渣上移動(dòng)割炬，則可能會(huì)損壞割炬頭（尤其是保護(hù)帽）。帶電壓控制的割炬升降體能夠?qū)⒏罹嫣嵘粮哽洞巳鄢貜亩乐箤?shí)際接觸。但是在切割過程中提升割炬，則可能導(dǎo)致割炬移過熔池時(shí)切割邊緣出現(xiàn)條紋。解決此問題的辦法就是切割時(shí)提供足夠長(zhǎng)的引入電纜，以防止割炬路徑通過熔池。一般來講，建議引入電纜與切割材料厚度相等。
解決實(shí)際操作之難題
讓等離子穿孔實(shí)際操作問題“迎刃而解”非常重要，而用戶公司通過使用等離子切割系統(tǒng)取代切割速度慢且成本昂貴的切割系統(tǒng)，可以順利地改良自身生產(chǎn)效率，從而穩(wěn)步擴(kuò)大自己的客戶群和業(yè)務(wù)范圍。
針對(duì)穿孔厚金屬板或能量傳遞到孔底的問題，hpr xd的物理結(jié)構(gòu)可以解決。
對(duì)於穿孔厚金屬板時(shí)清除孔內(nèi)熔渣的問題，則可以通過不同的穿孔技術(shù)解決。穩(wěn)定穿孔、低弧轉(zhuǎn)移/拉弧穿孔、移動(dòng)和雙弧穿孔技術(shù)可以幫助清除熔渣。
針對(duì)穿孔厚金屬板時(shí)熔化的金屬附著在割炬和易損件，尤其是保護(hù)帽的問題，雖然確實(shí)無法阻止熔渣接觸割炬，幸運(yùn)的是海別得的工程師找到了阻止熔渣附著在上面的方法：工程師們發(fā)現(xiàn)通過降低保護(hù)帽的溫度可以減小熔化的金屬在保護(hù)帽上的附著，通過使用不同的冷卻方法進(jìn)行多次試驗(yàn)之後，zui終成功地將內(nèi)置循環(huán)冷卻系統(tǒng)直接連接到保護(hù)帽後部，使保護(hù)帽接觸熔渣的部位由冷卻液冷卻。
試驗(yàn)過程中，海別得的工程團(tuán)隊(duì)使用水作為冷卻液，使用冷卻器/加熱器控制溫度。在實(shí)驗(yàn)室使用海別得新系統(tǒng)—高性能hpr400xd穿孔1.5英寸厚低碳鋼板進(jìn)行試驗(yàn)，得出3種不同的溫度：38°f（約3.3℃）、85°f（約29.4℃）和135°f（約57.2℃）。該試驗(yàn)中使用了400a氧氣切割系統(tǒng)，進(jìn)行了300次穿孔。在每25次穿孔後，將保護(hù)帽和保護(hù)罩進(jìn)行稱重，以計(jì)算保護(hù)帽上堆積的熔渣。反復(fù)進(jìn)行了300次穿孔，得到了上述溫度。
上述試驗(yàn)結(jié)果是變化的。保護(hù)帽溫度（使用冷卻液）保持在135°f時(shí)，整個(gè)試驗(yàn)過程中產(chǎn)生熔渣總重198g（如下圖中a所示）。保持在85°f時(shí)，經(jīng)過300次穿孔產(chǎn)生的熔渣重量相對(duì)明顯減少到175g（如下圖中b所示）。保護(hù)帽溫度降低到38°f時(shí)，出現(xiàn)了重大變化，在這個(gè)溫度僅有31g熔渣（如下圖中c所示）。（文章來源：中國(guó)機(jī)械與金屬）
a: 熔渣總重198g b: 熔渣總重175g c: 熔渣總重31g
穿孔試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖