等离子切割是以高温、高速的等离子弧为热能,熔化被切割的金属,并以高速气流将熔化的金属吹走.它能对各种金属材料(不锈钢、碳钢、合金铜、铝、铜、镍、钛等)进行切割,具有切割速度快、切口窄、变形小、节省材料等特点.　　空气等离子切割机是以压缩空气为气源,因工作频繁、工作地点经常移动和环境条件差等原因,容易发生故障.这里以LGK8-63切割机为例,分析其基本工作原理并介绍一些常见故障维修处理,原理图见附图

等离子切割是以高温、高速的等离子弧为热能,熔化被切割的金属,并以高速气流将熔化的金属吹走.它能对各种金属材料(不锈钢、碳钢、合金铜、铝、铜、镍、钛等)进行切割,具有切割速度快、切口窄、变形小、节省材料等特点.　　空气等离子切割机是以压缩空气为气源,因工作频繁、工作地点经常移动和环境条件差等原因,容易发生故障.这里以LGK8-63切割机为例,分析其基本工作原理并介绍一些常见故障维修处理,原理图见附图所示.

一、工作原理空气等离子切割机从结构上分主要包括:主回路,控制回路以及气路三部分.1、主回路包括接触器KM、三相变压器B1、三相桥式整流器(由D1~D6、C1~C6组成)、高频振荡器(由B2、B4、FP、C12组成).2、控制回路由控制变压器B3和J1、J2、J3、D7、C11、R3等元件组成.3、气路部分由减压及电磁气阀DF组成.　　其原理简述如下:在接好电源和气源后,合上开关K1.电源指示灯XD亮,冷却风机FM立即转动.按下割炬微动开关K3,继电器J1得电动作其常开触点接通,电磁阀DF动作,气路接通,割炬进行预先通气.

另一常开触点接通电阻R3,二极管D7对电容C11充电,组成延时电路,经过3~5秒充电完毕.继电器J2通电闭合,接触器KM得电闭合,主回路通电,经过变压器B1整流桥.正极经过B5通过连接线直接接至工件,负极通过B2输出,主回路得电的同时,接触器KM的辅助常开触头接通继电器J3.DK为常闭触点,使得变庄器B4得电.B4初级电压为220V,取自变压器B3初级自耦抽头,B4次级电压为2500V左右,输出至高压电容C12(102M/10kV两只并联)变压器B2(初级绕组3匝.次级绕组10匝串于工作主回路).通过变压器B2在主回路的负极上感应叠加-高压,割炬靠近接触工件(正极),引弧切割.

为保护放电空气间隙,间距可调,正常为1~12mm.当引弧切割工件时.电弧电流使得线圈B5(8匝)内干簧管DK触点动作断开,继电器J3失电,切断高压变压器B4,引弧升压回路停止工作.当切割完毕,松开割炬微动开关K3后,则继电器J1断电复位,接触器KM主触点断开,主回路停止输出.　　由于RC电路中C11的充放电作用,继电器J2延时复位,使气路滞后10秒断开,割炬得到有效冷却,起到保护作用.整个切割工作过程:预通气一主回路供电-高压引弧-熄弧-气体滞后-停止.变压器B1为Y/Y接法,一次侧线电压为380V,二次侧线电压为170V,经整流后直流空载电压有效值为240V,有工作负载时输出120V.

二、等离子切割机的缺陷　　此型号等离子切割机,从其原理图或实际结构来分析主回路、控制回路等,没有使用集成电路,虽然结构简单,但存在一些缺陷.因为电源进线接至机上一端子板,然后从端子板直接接至接触器KM.开/关机只是开/断控制回路开关K1,继而控制接触器KM.在实际使用中若发生接触器KM铁心卡阻或触点烧结(此故障极常见),此时切割机仍然有电压输出.容易发生关不断电源的故障.从保护设备和工作人员或者从维修的角度分析,电源进线后与接触器KM之间至少需一只容量为30A左右(根据设备容量来估算)的三相断路器.　　值得一提的是,在引弧过程中未切割工件即主回路已得电,控制回路工作,J3、B4工作,在B2的次数上有一引弧电压,叠加在主回路上.

此引弧分量电压;经工件输出引线线间电容C13,线地电容C14、C15耦合,反加在变压器B1的次级,通过绕组匝间电容C16反馈至电源侧,给工频电源造成污染.用一高内阻数字万用表直流电压1000V挡,一表笔搭接电源进线任一相,另一表笔悬空,数字万用表的显示值是一不稳定的值(远高于0V)。

二战中，美国的工厂生产装甲、武器和飞机的速度比轴心国快5倍。这些都多亏了私营工业在大规模生产领域所做的巨大革新。

如何更有效的切割和连接飞机的部件就引发了其中一部分技术革新。许多生产军用飞机的工厂采用了一种新的焊接方法，该方法涉及到惰性气体保护焊的使用。突破性的发现在于通过电流电解的气体可以在焊接点附近形成一道屏障，以防止氧化。该新方法使得焊缝更加整齐，连接结构的强度更坚固。

二十世纪六十年代初，工程师们又有了新的发现。他们发现加快气流速度和缩小气孔有助于提高焊接温度。新的系统可以得到比任何商用焊机更高的温度。事实上，在这样的高温下，此工具并不再起到焊接的作用。相反，它更像是一把锯，切割坚韧的金属如同热刀切黄油一般。

等离子切割机可以很容易地穿透金属还要归功于等离子状态的独特性质。那么什么是等离子状态呢?

世界上的物质一共有四种状态。在我们日常生活中所接触的物质大多是固态、液态或是气态的。物质的状态由物质分子间的相互作用决定。以水为例：

固态的水就是冰。冰是由电中性的原子按六角晶格排列而成的固体。由于分子间的相互作用稳定，因此呈保持形状的固态。

液态的水就是可以饮用的状态。分子之间仍然保持着作用力，但相互之间以缓慢的速度移动。液体有固定的体积，但没有固定的形状。液体的形状根据盛其器皿的形状改变而改变。

气态的水则为水蒸气。水蒸气中，分子高速运动，相互之间没有联系。由于分子之间没有作用力，因此气体没有固定的形状和体积。

点击“冷”、“温”和“热”

观察玻璃杯中的水(H2O)的三态变化

水分子得到热量(折算为能量)的多少决定了它们的性质也决定了它们的状态。简单的说，更多的热量(更多的能量)使得水分子到达了摆脱相互之间化学键作用的临界状态。低热量状态下，分子间紧密结合，呈固态。吸收更多的热量，分子间的作用力减弱，呈液态。再吸收更多的热量，分子间几乎失去了作用力，呈气态。

那么如果继续对气体加热将会发生什么呢?这将使其达到第四种状态：等离子态。

当气体达到极高温度时，就进入了等离子态。能量开始使分子与分子之间彻底分离，原子开始分裂。通常的原子由原子核(参见原子理论)中的质子和中子，以及包围在原子核周围的电子组成。等离子态时，电子从原子中分离出来。一旦热能使电子脱离了原子，电子就开始了高速的运动。电子带负电，剩下的原子核带正电。这些带正电的原子核就称为离子。

当高速运动的电子撞击到其他的电子或是离子时，将释放出巨大的能量。正是这些能量使等离子态有着特殊的性质，从而有了令人难以置信的切割能力。

等离子切割机的外形和尺寸多种多样。有用机器人手臂控制精确切割的巨型等离子切割机，也有在手工作坊中使用的精简的手持式等离子切割机。无论尺寸大小，所有的等离子切割机都是基于相同的原理，结构设计也大致相同。

等离子切割机工作时，通过一个狭小的管道送出如氮气、氩气或氧气的压缩气体。管道的中间放置有负电极。在给负电极供电并将喷嘴口接触金属时，就形成了导通的回路，电极与金属之间就会产生高能量的电火花。随着惰性气体流过管道，电火花即对气体加热，直至其达到物质的第四种状态。这一反应过程产生了一束等离子体流，温度高达约摄氏16,649度，流速高达6,096米/秒，可使金属迅速变为熔渣。

等离子体本身有电流流过。只要持续给电极供电并且保持等离子体与金属接触，那么产生电弧的周期就是连续的。为能够在确保这种接触的同时避免氧化以及其他等离子体尚不可知的特性引起的损坏，切割机喷嘴装有另外一组管道。这组管道持续放出保护气体以保护切割区域。保护气体的气压可以有效的控制柱状等离子体的半径。

点击开关观察等离子切割机的工作过程

等离子态常识宇宙中几乎99%的物质是等离子态。由于其极高的温度，在地球上并不常见;但在类似太阳这样的天体上是非常常见的。地球上，闪电中具有这种状态。

等离子切割机并不是唯一一种操控等离子能量的装置。霓虹灯、荧光灯和等离子显示器等等，都是依靠等离子状态工作的。这些装置应用的是“冷态”的等离子态。尽管冷态的等离子态不能用于切割金属，但仍然有相当多应用。要了解更多信息，请查看荧光灯工作原理。

以高压为正馈式为例。接通电源开关后，三相漏抗变压器、整流桥得电后输出l20～180V(机型不同.电压不同)的空载直流电压处于待机状态。接通工作开关后，控制组件得电，如果此时按下切割开关(附在供气、电的喷嘴头部)，供气电磁闸打开供气，同时接通高压逆变组件电源。若此时没有进行切割，放电间隙即行释放部分高压以免击穿工作整流管，如果此时已接上负极线到工件并且喷嘴已接近需切割的金属制品，气流在高压电场作用下被电离.一百多伏的电压即沿着电离子通路形成电弧，在离子、电压、电弧、气压的作用下金属迅速熔化，从而达到切割金属的目的。工作结束后.松开手控制开关，逆变组件断开，高压关闭，供气继电器延迟十几至几十秒钟(以冷却喷嘴)后自行关闭。

二、维修过程

广东产40A等离子切割机.只能切割很薄的铁板，切割较厚的铁板时只能打出一个坑点后死火。因为其他正常，断定是切割电流不足，重点查漏抗变压器和整流器。经仔细检查，整流部分正常，发现三相漏抗变压器副边绕组内层已发黑烧断。此变压器是由硅钢片叠压成的三个心柱与上下各两个横轭组合焊接而成，需用手砂轮割开焊口取出横轭才能拆下线圈(实测是2mmx4mm扁铝线86匝)。购进同型号铝线后按原样绕制，经浸漆烘干后装配(注意：装配时线圈与铁芯间要有良好的绝缘，并且要安装得尽量紧，硅钢片对合时要用夹具压严接口才能焊接，以免增大损耗)。完成后试机一切正常。分析损坏的原因是线圈松动在电磁力作用下与铁芯相擦，引起线圈短路烧断。

广东产40A等离子切割机不能点火。试机检查无高压打火声.此机已使用年余，用压缩空气喷净里面灰尘后.看出是高压包高压整流输出的滤波瓷片电容(两串两并，4kW/2200pF)下面的两只已裂开，上面的两只中一只已漏电(用2500V摇表测。只有0.5Mn)。市场上无此种电容，从旧的电击枪拆下2000pF/10kV聚丙稀电容，换上后试机正常(注：拆前不管是否有高压.都要先放电)。

杭州1产40A等离子切割机，工作中突然熄火，约半分钟后有油漆焦臭味发出，并有低频哼声。此机是新机，仅使用十余天，尚在保修期内，由于用户已自行拆开，经销商不愿保修。拆机检查，漏抗变压器中间芯柱上原副线圈已略有变色(说明温度已太高)，试开机十几秒钟后发热很大，断定有短路或负载过重，用绝缘柄螺丝刀杆进行间隙放电(这点要切记)，拆下副绕组到整流桥的连线，再通电试机，变压器绕组已不再发热。试按切割开关，高压及供气正常。关机放电后测出是两个三相整流半桥中一个已击穿。换后试机正常。需说明的是正馈式等离子切割机中的整流桥是配套的高电压、微漏电专用配件，切不可用普通整流管代用。