一、水(shui)再壓(ya)縮空氣(qi)等(deng)離子弧切割的(de)特點
水(shui)再壓(ya)縮(suo)空氣(qi)(qi)等(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)原理如圖6-11所(suo)示。它除了從割(ge)(ge)槍中噴出工(gong)作(zuo)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)外，還(huan)要伴隨(sui)有高(gao)(gao)速流動的(de)(de)(de)水(shui)束噴出，共(gong)同迅速地將熔化金屬排(pai)出。高(gao)(gao)壓(ya)高(gao)(gao)速水(shui)流在(zai)割(ge)(ge)槍中，一方面對噴嘴起冷卻作(zuo)用(yong)，同時對電弧(hu)起到再壓(ya)縮(suo)作(zuo)用(yong)，形成(cheng)一個高(gao)(gao)度(du)壓(ya)縮(suo)的(de)(de)(de)、具(ju)有高(gao)(gao)能量(liang)(liang)密度(du)的(de)(de)(de)等(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)柱，這個弧(hu)柱直接沖向待切(qie)(qie)割(ge)(ge)工(gong)件(jian)。由(you)于水(shui)噴射到切(qie)(qie)口(kou)兩(liang)邊(bian)的(de)(de)(de)金屬上，使切(qie)(qie)口(kou)兩(liang)邊(bian)避免過度(du)熔化，由(you)于切(qie)(qie)口(kou)垂直，又減(jian)少了熱影響(xiang)區。噴入切(qie)(qie)口(kou)內(nei)的(de)(de)(de)水(shui)一部(bu)分被等(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫分解(jie)成(cheng)氫和氧，它們與工(gong)作(zuo)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)共(gong)同組成(cheng)切(qie)(qie)割(ge)(ge)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)，使等(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)弧(hu)具(ju)有更高(gao)(gao)的(de)(de)(de)能量(liang)(liang)；另一部(bu)分未(wei)被電弧(hu)蒸發和分解(jie)的(de)(de)(de)水(shui)，對電弧(hu)有強烈(lie)的(de)(de)(de)冷卻作(zuo)用(yong)，使等(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)電弧(hu)的(de)(de)(de)能量(liang)(liang)更為集中，因而可(ke)增加切(qie)(qie)割(ge)(ge)速度(du)。
二、對割槍(qiang)的要求(qiu)
高速水流進(jin)入噴(pen)(pen)(pen)嘴的方式(shi)有(you)兩種：一(yi)種是(shi)高壓水流徑向(xiang)進(jin)入噴(pen)(pen)(pen)嘴孔道(dao)(dao)后再從割嘴中心噴(pen)(pen)(pen)出；另一(yi)種為軸向(xiang)進(jin)入，從噴(pen)(pen)(pen)嘴外(wai)圍環形(xing)水道(dao)(dao)進(jin)入，再從割槍噴(pen)(pen)(pen)出。
軸向進水(shui)式(shi)割(ge)槍(qiang)如(ru)圖(tu)6-12所示。電極采用直徑為6mm鈰鎢極(ji)(ji)，磨(mo)成與(yu)內(nei)噴嘴一樣的角度(du)（30°），用銀(yin)基釬料將(jiang)電極(ji)(ji)25與(yu)電極(ji)(ji)嘴4釬焊好，再焊到冷(leng)(leng)卻(que)套(tao)管(guan)9上，這(zhe)些焊縫都不允許有滲(shen)漏現象(xiang)。冷(leng)(leng)卻(que)水(shui)由冷(leng)(leng)水(shui)管(guan)中(zhong)流進，從內(nei)冷(leng)(leng)卻(que)水(shui)管(guan)11和冷(leng)(leng)卻(que)套(tao)管(guan)9的間(jian)隙中(zhong)流出(chu)。這(zhe)種(zhong)冷(leng)(leng)卻(que)方式只要冷(leng)(leng)卻(que)水(shui)量足夠，電極(ji)(ji)工作數小時(shi)后表面仍呈白亮光澤，很少有燒損現象(xiang)。
水(shui)再壓縮空(kong)氣等離子(zi)切(qie)割槍比普(pu)通等離子(zi)切(qie)割槍增加(jia)了一個外(wai)噴(pen)嘴(zui)(zui)，等于加(jia)長了等離子(zi)弧壓縮孔(kong)道，提高了對電弧的壓縮效應。外(wai)噴(pen)嘴(zui)(zui)在切(qie)割過(guo)程中，噴(pen)嘴(zui)(zui)距離與(yu)被切(qie)割金屬較近，有可能(neng)濺上金屬熔(rong)渣而產生雙弧。為了防止這種情(qing)況發生，在純銅嘴(zui)(zui)外(wai)邊噴(pen)涂一層Al2O3的絕緣(yuan)層（厚約0.2mm），如果采用陶瓷材(cai)料做成外(wai)噴(pen)嘴(zui)(zui)則更(geng)為理想。
三(san)、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(qi)等(deng)(deng)離子(zi)(zi)弧切(qie)割(ge)時，使(shi)用氮氣(qi)時的(de)流(liu)量要比用普通等(deng)(deng)離子(zi)(zi)弧切(qie)割(ge)時小(xiao)一些。
在一(yi)定(ding)功率條件下，壓縮(suo)水流(liu)增加(jia)，切口明顯變(bian)亮、變(bian)直，但水流(liu)量(liang)也有一(yi)個最佳值。水流(liu)量(liang)過(guo)大時，由于電弧壓縮(suo)過(guo)度(du)，帶走(zou)熱量(liang)太(tai)多，造(zao)成電弧變(bian)短而不(bu)穩定(ding)，增加(jia)了掛渣(zha)，甚至切割不(bu)下來(lai)。一(yi)般壓縮(suo)水用量(liang)為0.5～1.5L／min，由自來(lai)水供給即(ji)可。
切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)電(dian)(dian)流和電(dian)(dian)壓(ya)對切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)質量有明顯的(de)影響(xiang)：當等離(li)子弧切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)功(gong)率提(ti)高(gao)時(shi)，切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)速度和切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)厚度相對增(zeng)(zeng)(zeng)加。事(shi)實證明，在能(neng)(neng)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)透的(de)前提(ti)下(xia)，用(yong)大輸(shu)入功(gong)率高(gao)速切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)與用(yong)小輸(shu)入功(gong)率低速切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)相比，前者能(neng)(neng)得到更優質的(de)切(qie)口(kou)。在增(zeng)(zeng)(zeng)加切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)厚度時(shi)，若(ruo)僅增(zeng)(zeng)(zeng)加切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)電(dian)(dian)流，則弧柱變粗(cu)，易燒壞噴嘴；如果(guo)在增(zeng)(zeng)(zeng)大切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)電(dian)(dian)流的(de)同(tong)(tong)時(shi)增(zeng)(zeng)(zeng)大氣體(ti)和壓(ya)縮水流量，則同(tong)(tong)時(shi)改(gai)變了電(dian)(dian)弧電(dian)(dian)壓(ya)，也就(jiu)明顯地(di)提(ti)高(gao)了切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)能(neng)(neng)力，還能(neng)(neng)保持良好的(de)切(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)質量。
起(qi)(qi)割開始時，噴(pen)嘴與(yu)受(shou)割工(gong)(gong)件(jian)表面(mian)的距離(li)一般應(ying)不(bu)小于(yu)6mm，但大于(yu)10mm時起(qi)(qi)弧困難。切割過程中，可(ke)以使噴(pen)嘴與(yu)受(shou)割工(gong)(gong)件(jian)表面(mian)距離(li)發生變化，距離(li)最遠可(ke)達20mm。
這時，電弧仍然穩定，且切口質(zhi)量不變。
用水(shui)再(zai)壓縮空氣等離子弧切割(ge)幾種金(jin)屬的典型(xing)參數，見表6-15。
注：1. 空載電壓一欄的(de)數據(ju)是電壓表指示的(de)讀數，包含(han)有回路保(bao)護系統中(zhong)電容對(dui)電壓的(de)影響。
2. 噴(pen)嘴到工(gong)件的(de)距離和電極直徑(jing)均(jun)為(wei)6mm。
3. 切口質量要求優良。
四、評(ping)價
1. 切(qie)口質量分析
對18-8型不銹鋼(gang)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(you)于水(shui)冷卻被割(ge)工(gong)件，使被割(ge)工(gong)件切(qie)口平整，且割(ge)后(hou)工(gong)件熱變形小，切(qie)口寬度也比一般等(deng)離(li)子弧切(qie)割(ge)口窄。
2. 對(dui)環境保護分析
一(yi)般等(deng)離(li)子(zi)弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)會(hui)產生(sheng)大量的(de)(de)金屬蒸(zheng)氣(qi)(qi)粉塵(chen)和有害氣(qi)(qi)體(ti)(ti)，吸入人(ren)體(ti)(ti)會(hui)影響操作(zuo)者的(de)(de)身體(ti)(ti)健康，即使采用抽風除塵(chen)裝置，也不可能(neng)根治環境污染和切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)過程(cheng)中(zhong)(zhong)很大的(de)(de)噪聲。若采用水(shui)(shui)(shui)凈化(hua)工(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)，如(ru)圖6-13所示，可以(yi)解(jie)決這個(ge)問題(ti)。切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)，將工(gong)件放在水(shui)(shui)(shui)凈化(hua)工(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)槽上，槽中(zhong)(zhong)加水(shui)(shui)(shui)，水(shui)(shui)(shui)面距離(li)被割(ge)(ge)(ge)工(gong)件約20mm，直至(zhi)接觸(chu)被割(ge)(ge)(ge)工(gong)件。水(shui)(shui)(shui)再壓(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)等(deng)離(li)子(zi)弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)，從噴(pen)嘴內(nei)噴(pen)出(chu)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)形(xing)成一(yi)個(ge)錐狀水(shui)(shui)(shui)簾包圍在等(deng)離(li)子(zi)弧周圍，從割(ge)(ge)(ge)槍出(chu)來(lai)的(de)(de)高(gao)速(su)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)與切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)過程(cheng)中(zhong)(zhong)圖6-13 水(shui)(shui)(shui)凈化(hua)工(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)產生(sheng)的(de)(de)氧化(hua)物微(wei)(wei)粒進入大氣(qi)(qi)以(yi)前，就隨(sui)水(shui)(shui)(shui)進入槽中(zhong)(zhong)，全部(bu)沉入槽底，不會(hui)飛(fei)向周圍大氣(qi)(qi)之中(zhong)(zhong)。例(li)如(ru)，切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)厚為38mm的(de)(de)18-8型不銹(xiu)鋼(gang)鋼(gang)板時(shi)，用一(yi)般等(deng)離(li)子(zi)弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)，每(mei)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)長度(du)(du)25mm的(de)(de)切(qie)(qie)口會(hui)產生(sheng)10g微(wei)(wei)塵(chen)；而用水(shui)(shui)(shui)再壓(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)等(deng)離(li)子(zi)弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)再配備水(shui)(shui)(shui)凈化(hua)工(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)時(shi)，切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)相同長度(du)(du)所產生(sheng)的(de)(de)微(wei)(wei)粒煙塵(chen)只有0.11g。
由于(yu)(yu)水(shui)和氣(qi)(qi)體混合，還可以(yi)減(jian)少有害氣(qi)(qi)體二氧(yang)化(hua)氮。在使(shi)用(yong)水(shui)再壓縮空氣(qi)(qi)等(deng)離(li)子弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)機和水(shui)凈化(hua)工作臺時(shi)(shi)，如(ru)果(guo)把水(shui)加到(dao)最(zui)佳位置(zhi)，可將(jiang)進(jin)(jin)入(ru)周圍空氣(qi)(qi)中的(de)二氧(yang)化(hua)氮降低80％，同時(shi)(shi)還可以(yi)降低等(deng)離(li)子弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)時(shi)(shi)的(de)噪(zao)聲。假若(ruo)被割(ge)(ge)(ge)(ge)工件(jian)位于(yu)(yu)水(shui)下200mm左(zuo)右進(jin)(jin)行切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)時(shi)(shi)，利(li)用(yong)水(shui)的(de)特性，可以(yi)使(shi)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)噪(zao)聲降低15dB左(zuo)右，并能吸收(shou)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)過(guo)程中所(suo)形成(cheng)的(de)強烈弧(hu)光、金屬粒子、灰塵、煙氣(qi)(qi)和紫外線(xian)等(deng)，大大改善工作環境衛生，有利(li)于(yu)(yu)操作人員身(shen)體健康。當然，此時(shi)(shi)由于(yu)(yu)看不到(dao)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)線(xian)，只能用(yong)機械切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)，這也(ye)是等(deng)離(li)子弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)發展的(de)方向。
