一(yi)、水再壓縮空氣等離(li)子弧(hu)切割的特點(dian)
水(shui)再壓縮(suo)空(kong)氣等離(li)(li)子弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)原(yuan)理(li)如圖6-11所示。它除了(le)從割(ge)槍中噴(pen)出(chu)工作(zuo)(zuo)氣體(ti)外，還要伴隨有高(gao)速流動的(de)水(shui)束噴(pen)出(chu)，共同迅速地將熔(rong)化(hua)金屬(shu)(shu)排出(chu)。高(gao)壓高(gao)速水(shui)流在割(ge)槍中，一方面(mian)對(dui)噴(pen)嘴起冷卻(que)作(zuo)(zuo)用(yong)，同時對(dui)電弧(hu)起到再壓縮(suo)作(zuo)(zuo)用(yong)，形成(cheng)一個(ge)高(gao)度(du)壓縮(suo)的(de)、具(ju)有高(gao)能(neng)量密(mi)度(du)的(de)等離(li)(li)子弧(hu)柱，這個(ge)弧(hu)柱直接沖向待切(qie)(qie)割(ge)工件。由(you)(you)于水(shui)噴(pen)射到切(qie)(qie)口兩(liang)邊(bian)的(de)金屬(shu)(shu)上，使切(qie)(qie)口兩(liang)邊(bian)避免過度(du)熔(rong)化(hua)，由(you)(you)于切(qie)(qie)口垂直，又減少了(le)熱影響(xiang)區。噴(pen)入切(qie)(qie)口內(nei)的(de)水(shui)一部分(fen)被等離(li)(li)子弧(hu)的(de)高(gao)溫分(fen)解成(cheng)氫和(he)氧，它們與(yu)工作(zuo)(zuo)氣體(ti)共同組成(cheng)切(qie)(qie)割(ge)氣體(ti)，使等離(li)(li)子弧(hu)具(ju)有更高(gao)的(de)能(neng)量；另一部分(fen)未被電弧(hu)蒸發和(he)分(fen)解的(de)水(shui)，對(dui)電弧(hu)有強烈的(de)冷卻(que)作(zuo)(zuo)用(yong)，使等離(li)(li)子電弧(hu)的(de)能(neng)量更為集中，因而(er)可增加切(qie)(qie)割(ge)速度(du)。
二、對割槍的要求
高(gao)速水流進入噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)的方式有兩種(zhong)：一(yi)(yi)種(zhong)是高(gao)壓水流徑(jing)向進入噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)孔道(dao)(dao)后(hou)再從(cong)割(ge)嘴(zui)(zui)(zui)中心噴(pen)(pen)出；另一(yi)(yi)種(zhong)為(wei)軸(zhou)向進入，從(cong)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)外圍(wei)環(huan)形水道(dao)(dao)進入，再從(cong)割(ge)槍噴(pen)(pen)出。
軸向(xiang)進水式割槍如圖6-12所示。電極采(cai)用(yong)直(zhi)徑為6mm鈰鎢(wu)極，磨(mo)成與內噴(pen)嘴一樣的角度（30°），用銀(yin)基釬料將電(dian)(dian)極25與電(dian)(dian)極嘴4釬焊(han)(han)好(hao)，再焊(han)(han)到冷(leng)(leng)卻套(tao)管(guan)9上(shang)，這些焊(han)(han)縫都不允許有(you)滲漏現象(xiang)。冷(leng)(leng)卻水由冷(leng)(leng)水管(guan)中流進(jin)，從內冷(leng)(leng)卻水管(guan)11和冷(leng)(leng)卻套(tao)管(guan)9的間隙中流出。這種冷(leng)(leng)卻方式只要冷(leng)(leng)卻水量足夠，電(dian)(dian)極工作(zuo)數小時后表面仍呈(cheng)白亮光澤(ze)，很(hen)少有(you)燒損(sun)現象(xiang)。
水再壓(ya)縮(suo)空氣(qi)等(deng)離(li)子(zi)切(qie)割槍(qiang)(qiang)比(bi)普通等(deng)離(li)子(zi)切(qie)割槍(qiang)(qiang)增加了(le)一個外(wai)(wai)噴(pen)嘴，等(deng)于加長了(le)等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)壓(ya)縮(suo)孔道(dao)，提(ti)高(gao)了(le)對電弧(hu)的壓(ya)縮(suo)效應。外(wai)(wai)噴(pen)嘴在(zai)切(qie)割過程中，噴(pen)嘴距離(li)與被切(qie)割金(jin)(jin)屬(shu)較近，有可能濺(jian)上金(jin)(jin)屬(shu)熔渣而(er)產生雙弧(hu)。為了(le)防止這種情況發生，在(zai)純銅(tong)嘴外(wai)(wai)邊噴(pen)涂一層(ceng)Al2O3的絕(jue)緣(yuan)層(ceng)（厚(hou)約0.2mm），如果采用陶瓷材料做成外(wai)(wai)噴(pen)嘴則(ze)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。
水再壓縮空氣等(deng)離子(zi)弧切割時(shi)，使用氮氣時(shi)的流量要比用普通等(deng)離子(zi)弧切割時(shi)小(xiao)一些(xie)。
在一定功率條件下(xia)，壓縮(suo)水流增(zeng)加，切口明顯變亮、變直，但水流量(liang)也(ye)有一個最(zui)佳(jia)值。水流量(liang)過大時，由(you)(you)于電弧壓縮(suo)過度，帶走(zou)熱量(liang)太多，造成電弧變短而(er)不穩定，增(zeng)加了掛渣，甚至切割不下(xia)來。一般壓縮(suo)水用量(liang)為(wei)0.5～1.5L／min，由(you)(you)自來水供給即(ji)可。
切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)電流(liu)和(he)(he)電壓對切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)質(zhi)量有明顯(xian)的(de)影響：當等離子弧切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)功率提高(gao)時，切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)速度和(he)(he)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)厚(hou)度相對增加。事實證明，在(zai)能(neng)割(ge)(ge)(ge)透的(de)前提下，用(yong)大(da)輸(shu)(shu)入功率高(gao)速切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)與用(yong)小輸(shu)(shu)入功率低速切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)相比，前者能(neng)得(de)到(dao)更優質(zhi)的(de)切(qie)(qie)(qie)口。在(zai)增加切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)厚(hou)度時，若僅增加切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)電流(liu)，則弧柱(zhu)變(bian)粗，易(yi)燒壞噴(pen)嘴；如果在(zai)增大(da)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)電流(liu)的(de)同時增大(da)氣(qi)體和(he)(he)壓縮(suo)水(shui)流(liu)量，則同時改變(bian)了(le)電弧電壓，也就明顯(xian)地提高(gao)了(le)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)能(neng)力，還能(neng)保持良(liang)好的(de)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)質(zhi)量。
起割(ge)開始(shi)時，噴嘴(zui)與(yu)受割(ge)工(gong)件表面的距(ju)(ju)離一般應不小于(yu)6mm，但大于(yu)10mm時起弧困難。切割(ge)過程中，可以使噴嘴(zui)與(yu)受割(ge)工(gong)件表面距(ju)(ju)離發生變化，距(ju)(ju)離最遠可達20mm。
這時，電(dian)弧仍然穩定，且(qie)切口質量(liang)不變。
用水再壓縮空氣等離子(zi)弧切(qie)割幾種金屬的典(dian)型參數，見表6-15。
注：1. 空(kong)載電(dian)壓一(yi)欄的(de)數據是電(dian)壓表(biao)指(zhi)示的(de)讀數，包含(han)有(you)回路保護系統中電(dian)容(rong)對(dui)電(dian)壓的(de)影響(xiang)。
2. 噴嘴(zui)到工件的(de)距離和電(dian)極直徑(jing)均為6mm。
3. 切口質量要求優良(liang)。
四、評價
1. 切口質量分(fen)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(shui)冷(leng)卻被割(ge)工(gong)件(jian)，使被割(ge)工(gong)件(jian)切(qie)口(kou)(kou)(kou)平(ping)整(zheng)，且割(ge)后(hou)工(gong)件(jian)熱變形小，切(qie)口(kou)(kou)(kou)寬度(du)也比一般等離(li)子弧切(qie)割(ge)口(kou)(kou)(kou)窄。
2. 對環境保護(hu)分析(xi)
一般等(deng)離(li)子弧切割(ge)時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)大(da)量的(de)金屬蒸(zheng)氣(qi)(qi)粉塵和有害氣(qi)(qi)體(ti)，吸入(ru)人(ren)體(ti)會(hui)影響操作者的(de)身體(ti)健(jian)康，即使(shi)采用抽(chou)風除塵裝置，也不可能(neng)根(gen)治環境污染和切割(ge)過(guo)程中很(hen)大(da)的(de)噪聲。若(ruo)采用水凈化(hua)工作臺(tai)，如(ru)圖6-13所(suo)示，可以(yi)解決這(zhe)個(ge)問題。切割(ge)時(shi)，將工件放在水凈化(hua)工作臺(tai)的(de)水槽上，槽中加(jia)水，水面(mian)距離(li)被割(ge)工件約20mm，直至接觸被割(ge)工件。水再(zai)(zai)壓(ya)縮(suo)空氣(qi)(qi)等(deng)離(li)子弧切割(ge)時(shi)，從噴嘴內噴出的(de)水形成一個(ge)錐狀水簾包圍(wei)在等(deng)離(li)子弧周(zhou)圍(wei)，從割(ge)槍(qiang)出來的(de)高(gao)速氣(qi)(qi)體(ti)與切割(ge)過(guo)程中圖6-13 水凈化(hua)工作臺(tai)產(chan)生(sheng)的(de)氧化(hua)物微(wei)粒(li)進入(ru)大(da)氣(qi)(qi)以(yi)前，就隨水進入(ru)槽中，全部沉入(ru)槽底，不會(hui)飛向周(zhou)圍(wei)大(da)氣(qi)(qi)之(zhi)中。例如(ru)，切割(ge)厚(hou)為38mm的(de)18-8型(xing)不銹(xiu)鋼鋼板時(shi)，用一般等(deng)離(li)子弧切割(ge)時(shi)，每切割(ge)長度(du)25mm的(de)切口(kou)會(hui)產(chan)生(sheng)10g微(wei)塵；而用水再(zai)(zai)壓(ya)縮(suo)空氣(qi)(qi)等(deng)離(li)子弧切割(ge)再(zai)(zai)配(pei)備水凈化(hua)工作臺(tai)時(shi)，切割(ge)相同長度(du)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)微(wei)粒(li)煙塵只有0.11g。
由于水(shui)(shui)和氣(qi)體混合，還可(ke)(ke)(ke)以減少(shao)有害氣(qi)體二(er)氧(yang)化(hua)(hua)氮。在使用水(shui)(shui)再(zai)壓縮空(kong)氣(qi)等(deng)離子弧(hu)切割(ge)(ge)機和水(shui)(shui)凈化(hua)(hua)工(gong)作(zuo)臺(tai)時(shi)，如(ru)果把水(shui)(shui)加到(dao)最佳位置，可(ke)(ke)(ke)將進(jin)入周圍空(kong)氣(qi)中的二(er)氧(yang)化(hua)(hua)氮降低80％，同時(shi)還可(ke)(ke)(ke)以降低等(deng)離子弧(hu)切割(ge)(ge)時(shi)的噪(zao)聲。假(jia)若(ruo)被(bei)割(ge)(ge)工(gong)件(jian)位于水(shui)(shui)下200mm左右進(jin)行切割(ge)(ge)時(shi)，利用水(shui)(shui)的特(te)性(xing)，可(ke)(ke)(ke)以使切割(ge)(ge)噪(zao)聲降低15dB左右，并能(neng)吸收切割(ge)(ge)過程中所形成的強烈弧(hu)光、金屬粒子、灰塵(chen)、煙氣(qi)和紫(zi)外線等(deng)，大大改善工(gong)作(zuo)環境衛生，有利于操作(zuo)人員身體健(jian)康。當然，此時(shi)由于看不(bu)到(dao)切割(ge)(ge)線，只能(neng)用機械切割(ge)(ge)，這也(ye)是等(deng)離子弧(hu)切割(ge)(ge)發(fa)展的方向。
