一、水再壓縮空(kong)氣等離子(zi)弧切(qie)割(ge)的(de)特點
水再(zai)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)等離(li)子弧(hu)切(qie)割(ge)原理如圖6-11所示。它除了從割(ge)槍(qiang)中(zhong)噴出工(gong)作(zuo)氣(qi)體外，還(huan)要(yao)伴隨有(you)高(gao)(gao)(gao)速流(liu)動的(de)水束噴出，共同迅速地將熔化金(jin)屬排出。高(gao)(gao)(gao)壓(ya)高(gao)(gao)(gao)速水流(liu)在(zai)割(ge)槍(qiang)中(zhong)，一方(fang)面(mian)對(dui)(dui)(dui)噴嘴起(qi)冷卻(que)作(zuo)用，同時(shi)對(dui)(dui)(dui)電弧(hu)起(qi)到再(zai)壓(ya)縮(suo)作(zuo)用，形成一個高(gao)(gao)(gao)度(du)壓(ya)縮(suo)的(de)、具有(you)高(gao)(gao)(gao)能量(liang)(liang)密度(du)的(de)等離(li)子弧(hu)柱，這(zhe)個弧(hu)柱直(zhi)接沖向待切(qie)割(ge)工(gong)件。由于水噴射到切(qie)口(kou)兩邊(bian)的(de)金(jin)屬上，使(shi)切(qie)口(kou)兩邊(bian)避免過度(du)熔化，由于切(qie)口(kou)垂直(zhi)，又減少了熱影(ying)響區(qu)。噴入切(qie)口(kou)內(nei)的(de)水一部(bu)分(fen)被等離(li)子弧(hu)的(de)高(gao)(gao)(gao)溫分(fen)解(jie)成氫和氧，它們與工(gong)作(zuo)氣(qi)體共同組(zu)成切(qie)割(ge)氣(qi)體，使(shi)等離(li)子弧(hu)具有(you)更高(gao)(gao)(gao)的(de)能量(liang)(liang)；另一部(bu)分(fen)未被電弧(hu)蒸發和分(fen)解(jie)的(de)水，對(dui)(dui)(dui)電弧(hu)有(you)強烈(lie)的(de)冷卻(que)作(zuo)用，使(shi)等離(li)子電弧(hu)的(de)能量(liang)(liang)更為集(ji)中(zhong)，因(yin)而可增加切(qie)割(ge)速度(du)。
二(er)、對割槍的要求
高(gao)速水(shui)流進(jin)入噴(pen)嘴的方(fang)式有兩(liang)種：一種是高(gao)壓水(shui)流徑向進(jin)入噴(pen)嘴孔道后再(zai)從(cong)割(ge)嘴中(zhong)心噴(pen)出；另一種為軸向進(jin)入，從(cong)噴(pen)嘴外圍環形水(shui)道進(jin)入，再(zai)從(cong)割(ge)槍噴(pen)出。
軸(zhou)向進水式(shi)割槍如(ru)圖6-12所(suo)示。電極采用直(zhi)徑為6mm鈰鎢(wu)極，磨成與(yu)內噴嘴一樣的(de)(de)角度（30°），用銀(yin)基釬(han)料將電(dian)極25與(yu)電(dian)極嘴4釬(han)焊(han)好，再焊(han)到冷(leng)卻(que)套管9上(shang)，這(zhe)些焊(han)縫都不允許有滲漏現象(xiang)。冷(leng)卻(que)水由(you)冷(leng)水管中流進，從內冷(leng)卻(que)水管11和冷(leng)卻(que)套管9的(de)(de)間隙中流出。這(zhe)種冷(leng)卻(que)方式只要冷(leng)卻(que)水量足(zu)夠，電(dian)極工(gong)作(zuo)數小時(shi)后表面仍呈白(bai)亮光(guang)澤，很少有燒損(sun)現象(xiang)。
水再壓(ya)縮空氣等(deng)離子(zi)(zi)切(qie)割(ge)槍比普(pu)通等(deng)離子(zi)(zi)切(qie)割(ge)槍增加了(le)(le)一個外噴(pen)嘴(zui)，等(deng)于加長了(le)(le)等(deng)離子(zi)(zi)弧(hu)壓(ya)縮孔道，提高了(le)(le)對電弧(hu)的(de)壓(ya)縮效應。外噴(pen)嘴(zui)在(zai)切(qie)割(ge)過程(cheng)中，噴(pen)嘴(zui)距離與被切(qie)割(ge)金屬較近，有可能濺上金屬熔渣(zha)而產生雙弧(hu)。為(wei)了(le)(le)防止這(zhe)種情況發生，在(zai)純銅嘴(zui)外邊噴(pen)涂一層(ceng)Al2O3的(de)絕緣層(ceng)（厚約0.2mm），如果采用陶瓷(ci)材料做成外噴(pen)嘴(zui)則更為(wei)理(li)想。
三、切割工藝(yi)
可使用整流等離子弧切割電源，其空載電壓為400V或更高，可達600V，視切割條件而定。使用工作電壓為100～250V、工作電流為100～150A的電源來切割不銹(xiu)鋼時，可以完全消除掛渣，切口上部邊緣無圓角，形成銳邊，切口很窄，切口垂直度也能達到要求。如切割板厚8mm的18-8型不銹鋼板時，切口寬度為4mm，切口切面上無褪色現象，切口白亮，保持金屬原有光澤。
水再壓(ya)縮空氣等(deng)離子弧切割時(shi)，使用(yong)氮氣時(shi)的(de)流(liu)量要比用(yong)普通等(deng)離子弧切割時(shi)小一些。
在一定功率條件(jian)下(xia)，壓縮水(shui)流(liu)(liu)增加，切口明(ming)顯變(bian)亮、變(bian)直，但水(shui)流(liu)(liu)量也有一個(ge)最佳(jia)值。水(shui)流(liu)(liu)量過(guo)大時，由于(yu)電(dian)弧(hu)壓縮過(guo)度(du)，帶走熱量太多，造成電(dian)弧(hu)變(bian)短(duan)而(er)不(bu)穩定，增加了掛渣(zha)，甚至切割不(bu)下(xia)來(lai)。一般(ban)壓縮水(shui)用(yong)量為0.5～1.5L／min，由自來(lai)水(shui)供給即(ji)可。
切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)電(dian)(dian)流(liu)(liu)和電(dian)(dian)壓對切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)質(zhi)(zhi)量有明(ming)(ming)顯(xian)的(de)影(ying)響：當等離子弧(hu)(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)功率提(ti)高時(shi)，切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)速(su)度(du)和切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)厚度(du)相(xiang)對增加(jia)。事實(shi)證明(ming)(ming)，在能割(ge)(ge)(ge)透的(de)前提(ti)下(xia)，用大(da)輸(shu)入功率高速(su)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)與用小輸(shu)入功率低速(su)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)相(xiang)比(bi)，前者能得到(dao)更優質(zhi)(zhi)的(de)切(qie)(qie)口(kou)。在增加(jia)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)厚度(du)時(shi)，若僅增加(jia)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)電(dian)(dian)流(liu)(liu)，則(ze)弧(hu)(hu)柱(zhu)變粗，易燒壞(huai)噴嘴；如果在增大(da)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)電(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)同(tong)時(shi)增大(da)氣體和壓縮水流(liu)(liu)量，則(ze)同(tong)時(shi)改變了(le)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)電(dian)(dian)壓，也就(jiu)明(ming)(ming)顯(xian)地提(ti)高了(le)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)能力，還(huan)能保持良好的(de)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)質(zhi)(zhi)量。
起割(ge)(ge)開始(shi)時，噴(pen)(pen)嘴與(yu)受割(ge)(ge)工件表面的距離一(yi)般應不小于(yu)6mm，但大于(yu)10mm時起弧困難。切割(ge)(ge)過程(cheng)中(zhong)，可以使噴(pen)(pen)嘴與(yu)受割(ge)(ge)工件表面距離發生變(bian)化，距離最(zui)遠(yuan)可達20mm。
這時，電(dian)弧仍然穩定，且切口(kou)質(zhi)量(liang)不變。
用水再壓縮(suo)空(kong)氣等離子(zi)弧切割幾(ji)種金(jin)屬的(de)典型參數，見表(biao)6-15。
注：1. 空載電壓(ya)一欄的(de)數據是電壓(ya)表指示的(de)讀數，包含有回路保(bao)護系統中電容對(dui)電壓(ya)的(de)影響(xiang)。
2. 噴嘴到工件的(de)距離和電極直徑(jing)均為6mm。
3. 切口質量要求優良。
四、評價
1. 切口質量分析
對18-8型不(bu)銹(xiu)鋼板切割面進行檢查，測得熱影響區寬度只有0.02mm。這時由于水的冷卻作用和切割速度增快，導致切口熱影響區變窄的原因。對其切口可以直接進行焊接，將焊接接頭進行耐蝕性檢查，沒有發現有晶間腐蝕的傾向。
由于水冷卻被(bei)割(ge)工(gong)件，使被(bei)割(ge)工(gong)件切(qie)口平整，且割(ge)后工(gong)件熱變形小，切(qie)口寬度也比一般(ban)等(deng)離子弧切(qie)割(ge)口窄。
2. 對(dui)環境(jing)保護分析(xi)
一(yi)般等離(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)時(shi)會(hui)產生大(da)(da)量的(de)金屬蒸氣(qi)(qi)粉塵(chen)(chen)和有害氣(qi)(qi)體(ti)，吸(xi)入(ru)人(ren)體(ti)會(hui)影響操作(zuo)者的(de)身體(ti)健康，即使采(cai)用抽風除(chu)塵(chen)(chen)裝置，也不可(ke)能(neng)根治環境污(wu)染和切(qie)割(ge)過程中很大(da)(da)的(de)噪聲。若(ruo)采(cai)用水(shui)(shui)凈化(hua)工(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)，如圖6-13所示，可(ke)以解決(jue)這個問題。切(qie)割(ge)時(shi)，將工(gong)(gong)件(jian)放在水(shui)(shui)凈化(hua)工(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)的(de)水(shui)(shui)槽上，槽中加水(shui)(shui)，水(shui)(shui)面距(ju)離(li)被割(ge)工(gong)(gong)件(jian)約(yue)20mm，直至接觸被割(ge)工(gong)(gong)件(jian)。水(shui)(shui)再(zai)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)(qi)等離(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)時(shi)，從噴嘴(zui)內(nei)噴出的(de)水(shui)(shui)形成一(yi)個錐狀水(shui)(shui)簾包圍在等離(li)子(zi)(zi)弧(hu)周(zhou)圍，從割(ge)槍出來(lai)的(de)高(gao)速(su)氣(qi)(qi)體(ti)與切(qie)割(ge)過程中圖6-13 水(shui)(shui)凈化(hua)工(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)產生的(de)氧化(hua)物微粒(li)進(jin)入(ru)大(da)(da)氣(qi)(qi)以前(qian)，就(jiu)隨水(shui)(shui)進(jin)入(ru)槽中，全部沉入(ru)槽底，不會(hui)飛向周(zhou)圍大(da)(da)氣(qi)(qi)之中。例如，切(qie)割(ge)厚為38mm的(de)18-8型不銹鋼鋼板時(shi)，用一(yi)般等離(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)時(shi)，每切(qie)割(ge)長度(du)25mm的(de)切(qie)口會(hui)產生10g微塵(chen)(chen)；而用水(shui)(shui)再(zai)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)(qi)等離(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)再(zai)配備水(shui)(shui)凈化(hua)工(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)時(shi)，切(qie)割(ge)相(xiang)同長度(du)所產生的(de)微粒(li)煙塵(chen)(chen)只(zhi)有0.11g。
由(you)于(yu)(yu)水(shui)和氣(qi)(qi)體混合，還可(ke)以(yi)減少有(you)害氣(qi)(qi)體二(er)氧化(hua)氮。在(zai)使(shi)用(yong)水(shui)再(zai)壓縮空(kong)氣(qi)(qi)等(deng)(deng)離子(zi)弧(hu)切割(ge)機和水(shui)凈(jing)化(hua)工作(zuo)臺時(shi)，如果把水(shui)加(jia)到最佳位(wei)置，可(ke)將進入周圍(wei)空(kong)氣(qi)(qi)中的(de)二(er)氧化(hua)氮降(jiang)低80％，同時(shi)還可(ke)以(yi)降(jiang)低等(deng)(deng)離子(zi)弧(hu)切割(ge)時(shi)的(de)噪聲。假若被(bei)割(ge)工件(jian)位(wei)于(yu)(yu)水(shui)下200mm左(zuo)右進行切割(ge)時(shi)，利用(yong)水(shui)的(de)特性，可(ke)以(yi)使(shi)切割(ge)噪聲降(jiang)低15dB左(zuo)右，并能吸收切割(ge)過程中所形成的(de)強烈弧(hu)光(guang)、金屬粒(li)子(zi)、灰(hui)塵、煙(yan)氣(qi)(qi)和紫外(wai)線等(deng)(deng)，大大改善(shan)工作(zuo)環境(jing)衛(wei)生(sheng)，有(you)利于(yu)(yu)操(cao)作(zuo)人員身體健康。當(dang)然，此時(shi)由(you)于(yu)(yu)看(kan)不到切割(ge)線，只能用(yong)機械切割(ge)，這也是等(deng)(deng)離子(zi)弧(hu)切割(ge)發展的(de)方向。
