一(yi)、水再壓縮(suo)空氣等離子弧切割(ge)的特點

  水(shui)再(zai)壓縮空氣(qi)等(deng)(deng)離(li)子(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)原理如圖(tu)6-11所(suo)示。它除(chu)了從割(ge)槍(qiang)中(zhong)(zhong)噴(pen)(pen)(pen)出工作氣(qi)體(ti)外，還(huan)要伴隨有(you)高(gao)(gao)速(su)(su)流(liu)動的(de)(de)水(shui)束噴(pen)(pen)(pen)出，共同迅速(su)(su)地將(jiang)熔化金(jin)屬排出。高(gao)(gao)壓高(gao)(gao)速(su)(su)水(shui)流(liu)在割(ge)槍(qiang)中(zhong)(zhong)，一方面對噴(pen)(pen)(pen)嘴起冷(leng)卻作用(yong)，同時對電弧(hu)起到再(zai)壓縮作用(yong)，形成(cheng)(cheng)一個(ge)(ge)高(gao)(gao)度壓縮的(de)(de)、具有(you)高(gao)(gao)能(neng)量(liang)密度的(de)(de)等(deng)(deng)離(li)子(zi)弧(hu)柱，這(zhe)個(ge)(ge)弧(hu)柱直接沖向待切(qie)(qie)割(ge)工件(jian)。由于(yu)水(shui)噴(pen)(pen)(pen)射到切(qie)(qie)口(kou)兩邊的(de)(de)金(jin)屬上，使(shi)切(qie)(qie)口(kou)兩邊避免過(guo)度熔化，由于(yu)切(qie)(qie)口(kou)垂直，又(you)減少了熱(re)影響區。噴(pen)(pen)(pen)入切(qie)(qie)口(kou)內的(de)(de)水(shui)一部分(fen)被(bei)等(deng)(deng)離(li)子(zi)弧(hu)的(de)(de)高(gao)(gao)溫分(fen)解成(cheng)(cheng)氫(qing)和氧，它們與工作氣(qi)體(ti)共同組成(cheng)(cheng)切(qie)(qie)割(ge)氣(qi)體(ti)，使(shi)等(deng)(deng)離(li)子(zi)弧(hu)具有(you)更(geng)高(gao)(gao)的(de)(de)能(neng)量(liang)；另一部分(fen)未被(bei)電弧(hu)蒸發和分(fen)解的(de)(de)水(shui)，對電弧(hu)有(you)強烈的(de)(de)冷(leng)卻作用(yong)，使(shi)等(deng)(deng)離(li)子(zi)電弧(hu)的(de)(de)能(neng)量(liang)更(geng)為集中(zhong)(zhong)，因而可增加切(qie)(qie)割(ge)速(su)(su)度。

二、對(dui)割槍的要(yao)求

  高(gao)速水流進(jin)入噴(pen)嘴(zui)的方式有兩種(zhong)(zhong)：一種(zhong)(zhong)是(shi)高(gao)壓(ya)水流徑(jing)向(xiang)進(jin)入噴(pen)嘴(zui)孔道后(hou)再從(cong)割(ge)嘴(zui)中心噴(pen)出；另一種(zhong)(zhong)為(wei)軸向(xiang)進(jin)入，從(cong)噴(pen)嘴(zui)外圍環(huan)形水道進(jin)入，再從(cong)割(ge)槍噴(pen)出。

  軸向(xiang)進水(shui)式割槍如圖6-12所示。電極采用直徑為6mm鈰鎢極，磨成與內噴嘴一樣的角度（30°），用銀基釬(han)料將電(dian)(dian)極25與電(dian)(dian)極嘴4釬(han)焊好，再焊到冷(leng)卻(que)套管(guan)9上，這些焊縫都不(bu)允許有(you)滲漏現象。冷(leng)卻(que)水由冷(leng)水管(guan)中(zhong)(zhong)流(liu)進，從內冷(leng)卻(que)水管(guan)11和冷(leng)卻(que)套管(guan)9的間隙中(zhong)(zhong)流(liu)出。這種冷(leng)卻(que)方式(shi)只要冷(leng)卻(que)水量足夠(gou)，電(dian)(dian)極工作(zuo)數小時后表面(mian)仍呈(cheng)白亮光澤(ze)，很少有(you)燒損現象。

  水再壓(ya)(ya)縮空氣等離子切割(ge)槍(qiang)比(bi)普通等離子切割(ge)槍(qiang)增(zeng)加了一(yi)個外噴(pen)嘴(zui)，等于加長了等離子弧(hu)(hu)壓(ya)(ya)縮孔道，提(ti)高了對電弧(hu)(hu)的壓(ya)(ya)縮效應。外噴(pen)嘴(zui)在(zai)(zai)切割(ge)過程(cheng)中，噴(pen)嘴(zui)距離與(yu)被(bei)切割(ge)金屬較近(jin)，有可能濺上金屬熔(rong)渣而產生雙(shuang)弧(hu)(hu)。為了防止(zhi)這種(zhong)情況發生，在(zai)(zai)純(chun)銅嘴(zui)外邊噴(pen)涂一(yi)層Al2O3的絕緣(yuan)層（厚(hou)約0.2mm），如(ru)果(guo)采用陶(tao)瓷(ci)材料做(zuo)成外噴(pen)嘴(zui)則更為理想。

三、切割工藝

  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(bu)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。

  水再壓(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)等(deng)(deng)離子(zi)弧切割(ge)時，使(shi)用氮氣(qi)(qi)時的流量要比(bi)用普通等(deng)(deng)離子(zi)弧切割(ge)時小一些。

  在一定功率條件下，壓(ya)(ya)縮水(shui)(shui)(shui)流增(zeng)(zeng)加(jia)，切口明(ming)顯變亮、變直，但水(shui)(shui)(shui)流量(liang)(liang)也有一個(ge)最(zui)佳值。水(shui)(shui)(shui)流量(liang)(liang)過大時，由于電弧(hu)壓(ya)(ya)縮過度，帶走熱量(liang)(liang)太多，造成電弧(hu)變短而不穩定，增(zeng)(zeng)加(jia)了掛渣，甚至切割不下來。一般壓(ya)(ya)縮水(shui)(shui)(shui)用量(liang)(liang)為0.5～1.5L／min，由自來水(shui)(shui)(shui)供給即(ji)可。

  切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)電(dian)流和電(dian)壓(ya)對切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)質量有明(ming)顯的(de)(de)影響：當等離子弧切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)功(gong)率提(ti)高時(shi)，切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)速度(du)和切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)厚度(du)相對增加。事實(shi)證明(ming)，在能割(ge)(ge)透的(de)(de)前(qian)提(ti)下，用大(da)(da)輸(shu)(shu)入功(gong)率高速切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)與用小(xiao)輸(shu)(shu)入功(gong)率低速切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)相比，前(qian)者能得到更優質的(de)(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)口(kou)。在增加切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)厚度(du)時(shi)，若僅增加切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)電(dian)流，則弧柱變粗(cu)，易燒壞噴嘴；如(ru)果(guo)在增大(da)(da)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)電(dian)流的(de)(de)同(tong)時(shi)增大(da)(da)氣體(ti)和壓(ya)縮水流量，則同(tong)時(shi)改變了電(dian)弧電(dian)壓(ya)，也就明(ming)顯地(di)提(ti)高了切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)能力，還能保持良好的(de)(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)質量。

  起(qi)割(ge)(ge)開始時，噴(pen)嘴(zui)與(yu)受割(ge)(ge)工(gong)件表面的距離(li)一(yi)般(ban)應不小于(yu)6mm，但大于(yu)10mm時起(qi)弧困難。切割(ge)(ge)過程中(zhong)，可以(yi)使噴(pen)嘴(zui)與(yu)受割(ge)(ge)工(gong)件表面距離(li)發(fa)生變化，距離(li)最遠可達20mm。

  這時，電弧仍(reng)然穩(wen)定，且切口質量不變。

  用水再壓縮空氣(qi)等離子弧切割幾種金(jin)屬的典型參數，見表(biao)6-15。

注：1. 空載電(dian)壓(ya)一欄(lan)的(de)數據是電(dian)壓(ya)表指(zhi)示(shi)的(de)讀數，包含有回路(lu)保護系(xi)統中電(dian)容(rong)對電(dian)壓(ya)的(de)影(ying)響。

      2. 噴嘴到工件的距離和電極(ji)直徑均(jun)為6mm。

      3. 切(qie)口質量要求優良。

四、評價

 1. 切口質量(liang)分析

   對18-8型不銹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(que)被割(ge)(ge)工(gong)件(jian)，使被割(ge)(ge)工(gong)件(jian)切口(kou)(kou)平整，且(qie)割(ge)(ge)后工(gong)件(jian)熱變(bian)形(xing)小，切口(kou)(kou)寬度也比一般(ban)等(deng)離子弧切割(ge)(ge)口(kou)(kou)窄。

 2. 對環境保護分析

   一般等離(li)(li)子(zi)弧切(qie)(qie)割(ge)時(shi)會(hui)(hui)產生(sheng)(sheng)大(da)量(liang)的(de)金屬蒸氣粉塵和有害氣體，吸入人體會(hui)(hui)影響操作者的(de)身體健康，即使采用(yong)抽風除塵裝(zhuang)置，也不可(ke)(ke)能(neng)根治環境污染和切(qie)(qie)割(ge)過(guo)(guo)程中很大(da)的(de)噪(zao)聲。若(ruo)采用(yong)水(shui)(shui)(shui)凈化(hua)工作臺，如(ru)圖(tu)6-13所示，可(ke)(ke)以(yi)解決這個(ge)問(wen)題。切(qie)(qie)割(ge)時(shi)，將工件(jian)放在水(shui)(shui)(shui)凈化(hua)工作臺的(de)水(shui)(shui)(shui)槽(cao)上，槽(cao)中加水(shui)(shui)(shui)，水(shui)(shui)(shui)面距離(li)(li)被(bei)割(ge)工件(jian)約(yue)20mm，直至(zhi)接觸(chu)被(bei)割(ge)工件(jian)。水(shui)(shui)(shui)再壓縮空氣等離(li)(li)子(zi)弧切(qie)(qie)割(ge)時(shi)，從噴嘴內噴出的(de)水(shui)(shui)(shui)形成一個(ge)錐狀水(shui)(shui)(shui)簾包圍在等離(li)(li)子(zi)弧周(zhou)(zhou)圍，從割(ge)槍出來的(de)高速氣體與切(qie)(qie)割(ge)過(guo)(guo)程中圖(tu)6-13 水(shui)(shui)(shui)凈化(hua)工作臺產生(sheng)(sheng)的(de)氧化(hua)物(wu)微粒進(jin)(jin)入大(da)氣以(yi)前(qian)，就隨水(shui)(shui)(shui)進(jin)(jin)入槽(cao)中，全部沉入槽(cao)底，不會(hui)(hui)飛向周(zhou)(zhou)圍大(da)氣之中。例(li)如(ru)，切(qie)(qie)割(ge)厚為38mm的(de)18-8型(xing)不銹鋼鋼板時(shi)，用(yong)一般等離(li)(li)子(zi)弧切(qie)(qie)割(ge)時(shi)，每切(qie)(qie)割(ge)長度25mm的(de)切(qie)(qie)口會(hui)(hui)產生(sheng)(sheng)10g微塵；而用(yong)水(shui)(shui)(shui)再壓縮空氣等離(li)(li)子(zi)弧切(qie)(qie)割(ge)再配備水(shui)(shui)(shui)凈化(hua)工作臺時(shi)，切(qie)(qie)割(ge)相同長度所產生(sheng)(sheng)的(de)微粒煙塵只有0.11g。

   由于水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)和(he)(he)氣(qi)(qi)體混合(he)，還(huan)可以減少有害氣(qi)(qi)體二氧化(hua)氮。在(zai)使用水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)再壓(ya)縮空氣(qi)(qi)等離(li)子(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)機和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)凈化(hua)工作(zuo)臺時(shi)，如(ru)果(guo)把水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)加到最佳位(wei)置(zhi)，可將進入周圍空氣(qi)(qi)中的(de)二氧化(hua)氮降(jiang)低80％，同時(shi)還(huan)可以降(jiang)低等離(li)子(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)時(shi)的(de)噪聲(sheng)。假若被割(ge)(ge)工件位(wei)于水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)下200mm左(zuo)右進行切(qie)割(ge)(ge)時(shi)，利用水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)特性，可以使切(qie)割(ge)(ge)噪聲(sheng)降(jiang)低15dB左(zuo)右，并能吸收切(qie)割(ge)(ge)過程(cheng)中所(suo)形(xing)成的(de)強烈弧(hu)光、金(jin)屬粒子(zi)、灰塵、煙(yan)氣(qi)(qi)和(he)(he)紫外線等，大大改善(shan)工作(zuo)環境衛生，有利于操作(zuo)人員(yuan)身體健康(kang)。當(dang)然，此(ci)時(shi)由于看不到切(qie)割(ge)(ge)線，只能用機械切(qie)割(ge)(ge)，這也是等離(li)子(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)發展(zhan)的(de)方向。