一、水再壓縮(suo)空(kong)氣(qi)等(deng)離子弧切割的特點
水(shui)(shui)(shui)再壓縮空氣(qi)等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)原理如圖6-11所(suo)示。它(ta)(ta)除了從割(ge)槍(qiang)中(zhong)噴(pen)出工(gong)作(zuo)氣(qi)體外，還要伴隨(sui)有(you)高速流動的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)束噴(pen)出，共同(tong)(tong)迅速地(di)將熔(rong)化金(jin)屬排(pai)出。高壓高速水(shui)(shui)(shui)流在割(ge)槍(qiang)中(zhong)，一方(fang)面對(dui)噴(pen)嘴起(qi)(qi)冷卻(que)作(zuo)用(yong)，同(tong)(tong)時對(dui)電弧(hu)起(qi)(qi)到(dao)再壓縮作(zuo)用(yong)，形成一個高度(du)壓縮的(de)(de)(de)(de)、具有(you)高能量密度(du)的(de)(de)(de)(de)等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)柱，這個弧(hu)柱直(zhi)接沖向待切(qie)(qie)割(ge)工(gong)件。由(you)于(yu)水(shui)(shui)(shui)噴(pen)射到(dao)切(qie)(qie)口(kou)兩(liang)邊的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬上，使切(qie)(qie)口(kou)兩(liang)邊避免過(guo)度(du)熔(rong)化，由(you)于(yu)切(qie)(qie)口(kou)垂直(zhi)，又(you)減少了熱影(ying)響區。噴(pen)入切(qie)(qie)口(kou)內的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)一部分(fen)被等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)分(fen)解成氫和氧(yang)，它(ta)(ta)們與工(gong)作(zuo)氣(qi)體共同(tong)(tong)組成切(qie)(qie)割(ge)氣(qi)體，使等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)具有(you)更高的(de)(de)(de)(de)能量；另一部分(fen)未被電弧(hu)蒸發和分(fen)解的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)，對(dui)電弧(hu)有(you)強烈的(de)(de)(de)(de)冷卻(que)作(zuo)用(yong)，使等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)電弧(hu)的(de)(de)(de)(de)能量更為集中(zhong)，因(yin)而可增加切(qie)(qie)割(ge)速度(du)。
二、對割槍的要求
高速水流進(jin)入(ru)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)的方(fang)式有(you)兩(liang)種：一(yi)種是高壓水流徑(jing)向(xiang)進(jin)入(ru)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)孔道(dao)后(hou)再從(cong)割(ge)嘴(zui)(zui)中心噴(pen)(pen)出(chu)；另一(yi)種為軸向(xiang)進(jin)入(ru)，從(cong)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)外圍(wei)環形(xing)水道(dao)進(jin)入(ru)，再從(cong)割(ge)槍噴(pen)(pen)出(chu)。
軸向進水(shui)式割槍如(ru)圖6-12所示。電極采用直徑為6mm鈰鎢極，磨(mo)成與內噴嘴一(yi)樣的(de)角度（30°），用銀基釬料將電極25與電極嘴4釬焊好，再(zai)焊到(dao)冷(leng)(leng)卻(que)(que)套(tao)(tao)管(guan)(guan)(guan)9上，這些焊縫都不允許有(you)滲漏現象。冷(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)由冷(leng)(leng)水(shui)管(guan)(guan)(guan)中(zhong)流進，從內冷(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)管(guan)(guan)(guan)11和冷(leng)(leng)卻(que)(que)套(tao)(tao)管(guan)(guan)(guan)9的(de)間(jian)隙(xi)中(zhong)流出。這種冷(leng)(leng)卻(que)(que)方式只要冷(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)量(liang)足(zu)夠，電極工作(zuo)數小時后表面仍呈白(bai)亮光(guang)澤，很少有(you)燒損現象。
水再壓(ya)縮空氣等離(li)子切(qie)(qie)割槍比普通等離(li)子切(qie)(qie)割槍增(zeng)加了(le)一個(ge)外(wai)噴嘴(zui)，等于加長了(le)等離(li)子弧(hu)壓(ya)縮孔道，提高了(le)對電弧(hu)的(de)壓(ya)縮效應。外(wai)噴嘴(zui)在(zai)(zai)切(qie)(qie)割過程(cheng)中，噴嘴(zui)距離(li)與被切(qie)(qie)割金屬較近(jin)，有(you)可能濺上金屬熔渣而產(chan)生雙弧(hu)。為了(le)防止這種情況發(fa)生，在(zai)(zai)純銅嘴(zui)外(wai)邊噴涂一層Al2O3的(de)絕緣層（厚約0.2mm），如果采(cai)用陶瓷材(cai)料做成外(wai)噴嘴(zui)則(ze)更為理想(xiang)。
三、切(qie)割(ge)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(shui)再壓縮空氣等(deng)離子弧切(qie)割時(shi)，使用氮氣時(shi)的流(liu)量要比用普通等(deng)離子弧切(qie)割時(shi)小一些。
在一(yi)定(ding)功率條件(jian)下(xia)，壓(ya)縮(suo)水流(liu)增加(jia)，切口明顯變亮、變直，但(dan)水流(liu)量也(ye)有(you)一(yi)個最佳值。水流(liu)量過(guo)大時，由于電弧壓(ya)縮(suo)過(guo)度，帶走(zou)熱(re)量太多，造成電弧變短而不穩(wen)定(ding)，增加(jia)了(le)掛渣，甚(shen)至切割不下(xia)來。一(yi)般壓(ya)縮(suo)水用(yong)量為0.5～1.5L／min，由自來水供(gong)給即可。
切(qie)割(ge)(ge)(ge)電(dian)流和(he)(he)電(dian)壓對(dui)切(qie)割(ge)(ge)(ge)質(zhi)量(liang)有(you)明顯(xian)的影響：當等離子弧切(qie)割(ge)(ge)(ge)功(gong)率提高時，切(qie)割(ge)(ge)(ge)速度(du)(du)和(he)(he)切(qie)割(ge)(ge)(ge)厚(hou)度(du)(du)相對(dui)增(zeng)加。事實證明，在(zai)(zai)(zai)能割(ge)(ge)(ge)透的前提下，用大(da)輸入(ru)功(gong)率高速切(qie)割(ge)(ge)(ge)與用小輸入(ru)功(gong)率低速切(qie)割(ge)(ge)(ge)相比，前者能得到更優質(zhi)的切(qie)口。在(zai)(zai)(zai)增(zeng)加切(qie)割(ge)(ge)(ge)厚(hou)度(du)(du)時，若僅(jin)增(zeng)加切(qie)割(ge)(ge)(ge)電(dian)流，則弧柱變粗，易燒(shao)壞噴(pen)嘴；如果在(zai)(zai)(zai)增(zeng)大(da)切(qie)割(ge)(ge)(ge)電(dian)流的同時增(zeng)大(da)氣體和(he)(he)壓縮水流量(liang)，則同時改變了電(dian)弧電(dian)壓，也就明顯(xian)地提高了切(qie)割(ge)(ge)(ge)能力(li)，還(huan)能保(bao)持良(liang)好的切(qie)割(ge)(ge)(ge)質(zhi)量(liang)。
起(qi)割開始時，噴(pen)嘴與受割工(gong)(gong)件表面的(de)距(ju)(ju)離一般應不小(xiao)于(yu)6mm，但大于(yu)10mm時起(qi)弧困難。切割過(guo)程中，可(ke)以使(shi)噴(pen)嘴與受割工(gong)(gong)件表面距(ju)(ju)離發(fa)生(sheng)變(bian)化，距(ju)(ju)離最(zui)遠可(ke)達(da)20mm。
這時(shi)，電弧仍(reng)然穩定，且切口質量(liang)不變。
用(yong)水再壓縮空氣等離(li)子(zi)弧切割幾種(zhong)金屬的典型參數，見表(biao)6-15。
注：1. 空載電(dian)(dian)壓一欄的數據(ju)是電(dian)(dian)壓表(biao)指示的讀數，包(bao)含有(you)回路保(bao)護系(xi)統中電(dian)(dian)容對電(dian)(dian)壓的影響。
2. 噴(pen)嘴到工件的距離和電極直徑均為6mm。
3. 切口(kou)質量要求(qiu)優(you)良。
四、評價
1. 切口質量分析
對18-8型不銹鋼(gang)板(ban)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(leng)卻被割(ge)工(gong)件(jian)，使被割(ge)工(gong)件(jian)切(qie)口平整，且割(ge)后工(gong)件(jian)熱變形小，切(qie)口寬度也比一般等離子(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)口窄(zhai)。
2. 對環境保護分析
一般等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)時會產(chan)生(sheng)大量的(de)金(jin)屬(shu)蒸氣(qi)(qi)粉(fen)塵(chen)(chen)和有害氣(qi)(qi)體(ti)(ti)，吸入(ru)人(ren)體(ti)(ti)會影響操(cao)作(zuo)(zuo)者(zhe)的(de)身體(ti)(ti)健康，即使采(cai)用(yong)(yong)抽風(feng)除塵(chen)(chen)裝置，也(ye)不可(ke)能根治環境污染和切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)過程中(zhong)(zhong)很大的(de)噪聲。若采(cai)用(yong)(yong)水(shui)凈(jing)化工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)，如(ru)圖(tu)6-13所示，可(ke)以(yi)解決這個問題。切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)時，將工(gong)件放在水(shui)凈(jing)化工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)的(de)水(shui)槽(cao)(cao)(cao)上，槽(cao)(cao)(cao)中(zhong)(zhong)加(jia)水(shui)，水(shui)面距離(li)(li)(li)被(bei)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)工(gong)件約20mm，直(zhi)至接(jie)觸被(bei)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)工(gong)件。水(shui)再壓(ya)(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)時，從噴嘴內噴出(chu)(chu)的(de)水(shui)形成一個錐(zhui)狀水(shui)簾包圍在等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)周(zhou)(zhou)圍，從割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)槍出(chu)(chu)來的(de)高速氣(qi)(qi)體(ti)(ti)與切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)過程中(zhong)(zhong)圖(tu)6-13 水(shui)凈(jing)化工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)產(chan)生(sheng)的(de)氧化物(wu)微粒進(jin)入(ru)大氣(qi)(qi)以(yi)前，就隨水(shui)進(jin)入(ru)槽(cao)(cao)(cao)中(zhong)(zhong)，全部沉入(ru)槽(cao)(cao)(cao)底，不會飛(fei)向周(zhou)(zhou)圍大氣(qi)(qi)之中(zhong)(zhong)。例(li)如(ru)，切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)厚為38mm的(de)18-8型不銹(xiu)鋼(gang)(gang)鋼(gang)(gang)板時，用(yong)(yong)一般等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)時，每切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)長度(du)25mm的(de)切(qie)口會產(chan)生(sheng)10g微塵(chen)(chen)；而用(yong)(yong)水(shui)再壓(ya)(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)再配備水(shui)凈(jing)化工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)時，切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)相同長度(du)所產(chan)生(sheng)的(de)微粒煙塵(chen)(chen)只有0.11g。
由于(yu)水和氣體混合，還可以減(jian)少有(you)害氣體二氧(yang)化氮。在使用(yong)水再壓縮空氣等離(li)(li)子弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割機和水凈化工作(zuo)臺時(shi)，如果把水加(jia)到最(zui)佳(jia)位置，可將(jiang)進入(ru)周圍(wei)空氣中(zhong)的(de)二氧(yang)化氮降低(di)80％，同(tong)時(shi)還可以降低(di)等離(li)(li)子弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割時(shi)的(de)噪聲(sheng)。假若(ruo)被割工件位于(yu)水下200mm左(zuo)右(you)(you)進行切(qie)(qie)(qie)割時(shi)，利用(yong)水的(de)特性，可以使切(qie)(qie)(qie)割噪聲(sheng)降低(di)15dB左(zuo)右(you)(you)，并能(neng)吸(xi)收切(qie)(qie)(qie)割過程中(zhong)所形(xing)成的(de)強(qiang)烈弧(hu)光(guang)、金屬粒子、灰(hui)塵、煙氣和紫外線(xian)等，大大改善工作(zuo)環境衛生，有(you)利于(yu)操作(zuo)人員身體健(jian)康。當(dang)然(ran)，此時(shi)由于(yu)看不到切(qie)(qie)(qie)割線(xian)，只能(neng)用(yong)機械切(qie)(qie)(qie)割，這也是等離(li)(li)子弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割發展的(de)方向。
