等離子弧的基本原理

1955年美國首先開發(fā)成功等離子弧切割技術(shù)。等離子弧的原理是：讓連續(xù)通氣放電的電弧通過一個(gè)噴嘴孔，在其孔道中產(chǎn)生的三種壓縮效應(yīng)作用下，得到強(qiáng)烈壓縮，在與弧柱內(nèi)部膨脹壓力保持平衡的條件下，使弧柱中心氣體達(dá)到高度的電離，而構(gòu)成電子、離子以及部分原子和分子的混合物即等離子弧。
    
對等離子弧進(jìn)行的壓縮作用稱為壓縮效應(yīng)。壓縮效應(yīng)有如下三種形式：
 
(1)機(jī)械壓縮效應(yīng)。在鎢極（負(fù)極）和焊件（正極）之間加上一個(gè)高電壓，使氣體電離形成電弧，當(dāng)弧柱通過特殊孔形的噴嘴的同時(shí)，又施以一定壓力的工作氣體，強(qiáng)迫弧柱通過細(xì)孔，由于弧柱受到機(jī)械壓縮使橫截面積縮小，故稱為機(jī)械壓縮效應(yīng)。
 
(2)熱收縮效應(yīng)。當(dāng)電弧通過噴嘴時(shí)，在電弧的外圍不斷送入高速冷卻氣流（氮?dú)饣驓錃獾龋┦够≈鈬艿綇?qiáng)烈冷卻，電離度大大降低，迫使電弧電流只能從弧柱中心通過，導(dǎo)致導(dǎo)電截面進(jìn)一步縮小，這時(shí)電弧的電流密度大大增加，這是熱收縮效應(yīng)。  
(3)磁收縮效應(yīng)。由于電流方向相同，在電流自身產(chǎn)生的電磁力作用下，彼此互相吸引，將產(chǎn)生一個(gè)從弧柱四周向中心壓縮的力，使弧柱直徑進(jìn)一步縮小。這種因?qū)w自身磁場作用產(chǎn)生的壓縮作用叫“磁收縮效應(yīng)”。電弧電流越大，磁收縮效應(yīng)越強(qiáng)。
 
自由電弧在上述三種效應(yīng)作用下被壓縮得很細(xì)，在高度電離和高溫條件下，電弧逐漸趨于穩(wěn)定的等離子弧。
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