一、水再壓縮空氣等離(li)子弧切割的特點
水(shui)(shui)(shui)再(zai)壓縮空氣(qi)(qi)(qi)等離子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割原理如圖(tu)6-11所示。它(ta)除了從割槍中(zhong)噴(pen)出工(gong)(gong)作氣(qi)(qi)(qi)體外，還(huan)要伴隨(sui)有(you)(you)高(gao)速流(liu)動的(de)水(shui)(shui)(shui)束噴(pen)出，共同(tong)迅速地將熔(rong)化金(jin)屬排出。高(gao)壓高(gao)速水(shui)(shui)(shui)流(liu)在割槍中(zhong)，一(yi)(yi)方面對(dui)噴(pen)嘴起(qi)(qi)冷卻作用，同(tong)時(shi)對(dui)電(dian)弧(hu)(hu)起(qi)(qi)到再(zai)壓縮作用，形成(cheng)一(yi)(yi)個高(gao)度(du)壓縮的(de)、具有(you)(you)高(gao)能量(liang)密度(du)的(de)等離子(zi)(zi)弧(hu)(hu)柱(zhu)，這個弧(hu)(hu)柱(zhu)直接(jie)沖向(xiang)待切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割工(gong)(gong)件。由(you)于水(shui)(shui)(shui)噴(pen)射(she)到切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)口兩邊的(de)金(jin)屬上，使切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)口兩邊避免過度(du)熔(rong)化，由(you)于切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)口垂直，又減少了熱影(ying)響區(qu)。噴(pen)入切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)口內的(de)水(shui)(shui)(shui)一(yi)(yi)部分被等離子(zi)(zi)弧(hu)(hu)的(de)高(gao)溫(wen)分解(jie)成(cheng)氫和(he)氧，它(ta)們(men)與(yu)工(gong)(gong)作氣(qi)(qi)(qi)體共同(tong)組成(cheng)切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割氣(qi)(qi)(qi)體，使等離子(zi)(zi)弧(hu)(hu)具有(you)(you)更(geng)(geng)高(gao)的(de)能量(liang)；另一(yi)(yi)部分未被電(dian)弧(hu)(hu)蒸發和(he)分解(jie)的(de)水(shui)(shui)(shui)，對(dui)電(dian)弧(hu)(hu)有(you)(you)強烈的(de)冷卻作用，使等離子(zi)(zi)電(dian)弧(hu)(hu)的(de)能量(liang)更(geng)(geng)為集(ji)中(zhong)，因而可增加切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割速度(du)。
二、對割槍的(de)要求
高(gao)速(su)水(shui)流進(jin)(jin)入(ru)噴(pen)嘴(zui)(zui)的方式有(you)兩種：一(yi)種是高(gao)壓水(shui)流徑向進(jin)(jin)入(ru)噴(pen)嘴(zui)(zui)孔(kong)道后再從(cong)割嘴(zui)(zui)中心(xin)噴(pen)出；另一(yi)種為軸向進(jin)(jin)入(ru)，從(cong)噴(pen)嘴(zui)(zui)外(wai)圍環形水(shui)道進(jin)(jin)入(ru)，再從(cong)割槍(qiang)噴(pen)出。
軸(zhou)向進水式(shi)割(ge)槍如圖6-12所示。電極采(cai)用(yong)直徑(jing)為6mm鈰鎢極(ji)，磨成與內噴嘴一樣的角(jiao)度(du)（30°），用(yong)銀基釬料(liao)將電極(ji)25與電極(ji)嘴4釬焊好，再焊到(dao)冷(leng)卻(que)套管9上，這(zhe)些焊縫都(dou)不允許有滲漏現象。冷(leng)卻(que)水由冷(leng)水管中流(liu)進，從內冷(leng)卻(que)水管11和冷(leng)卻(que)套管9的間隙中流(liu)出。這(zhe)種(zhong)冷(leng)卻(que)方式只要冷(leng)卻(que)水量足夠，電極(ji)工作數小時(shi)后表面仍呈白亮(liang)光澤，很少有燒損現象。
水(shui)再壓(ya)縮(suo)(suo)空(kong)氣等(deng)(deng)離(li)子(zi)切割槍比普通等(deng)(deng)離(li)子(zi)切割槍增(zeng)加(jia)了(le)一(yi)個外(wai)噴(pen)嘴(zui)，等(deng)(deng)于加(jia)長了(le)等(deng)(deng)離(li)子(zi)弧壓(ya)縮(suo)(suo)孔道，提高了(le)對電弧的(de)壓(ya)縮(suo)(suo)效(xiao)應。外(wai)噴(pen)嘴(zui)在(zai)切割過(guo)程中，噴(pen)嘴(zui)距離(li)與被切割金(jin)屬(shu)較近，有可能濺上金(jin)屬(shu)熔渣而產生雙(shuang)弧。為(wei)了(le)防止這種情(qing)況發(fa)生，在(zai)純(chun)銅嘴(zui)外(wai)邊噴(pen)涂(tu)一(yi)層Al2O3的(de)絕(jue)緣層（厚約0.2mm），如果采(cai)用陶(tao)瓷材(cai)料做成(cheng)外(wai)噴(pen)嘴(zui)則(ze)更為(wei)理想(xiang)。
三、切割工(gong)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(li)子弧切(qie)(qie)割時，使用(yong)氮氣時的流量要(yao)比用(yong)普通等(deng)離(li)子弧切(qie)(qie)割時小一些。
在一定功率條件下(xia)(xia)，壓(ya)縮(suo)水流增加，切(qie)口明顯(xian)變(bian)亮、變(bian)直，但水流量(liang)(liang)也(ye)有一個最佳(jia)值。水流量(liang)(liang)過大時，由于電弧壓(ya)縮(suo)過度，帶(dai)走(zou)熱量(liang)(liang)太(tai)多，造成電弧變(bian)短(duan)而不穩(wen)定，增加了掛渣，甚(shen)至切(qie)割不下(xia)(xia)來。一般壓(ya)縮(suo)水用(yong)量(liang)(liang)為0.5～1.5L／min，由自來水供(gong)給(gei)即可。
切(qie)(qie)(qie)(qie)割電流和電壓對切(qie)(qie)(qie)(qie)割質量(liang)有(you)明顯的影響：當等離子弧切(qie)(qie)(qie)(qie)割功率提(ti)高(gao)時，切(qie)(qie)(qie)(qie)割速度(du)和切(qie)(qie)(qie)(qie)割厚度(du)相對增加。事實證(zheng)明，在(zai)(zai)能(neng)割透的前提(ti)下(xia)，用(yong)大輸(shu)(shu)入功率高(gao)速切(qie)(qie)(qie)(qie)割與(yu)用(yong)小(xiao)輸(shu)(shu)入功率低速切(qie)(qie)(qie)(qie)割相比，前者能(neng)得到更優質的切(qie)(qie)(qie)(qie)口。在(zai)(zai)增加切(qie)(qie)(qie)(qie)割厚度(du)時，若僅增加切(qie)(qie)(qie)(qie)割電流，則弧柱變粗，易燒(shao)壞噴嘴；如果在(zai)(zai)增大切(qie)(qie)(qie)(qie)割電流的同(tong)時增大氣體和壓縮水流量(liang)，則同(tong)時改變了(le)電弧電壓，也就明顯地(di)提(ti)高(gao)了(le)切(qie)(qie)(qie)(qie)割能(neng)力，還能(neng)保(bao)持(chi)良好的切(qie)(qie)(qie)(qie)割質量(liang)。
起(qi)割開(kai)始時，噴嘴(zui)與受(shou)割工件表面的距(ju)離(li)(li)一般應不小于6mm，但大于10mm時起(qi)弧困難(nan)。切割過程中，可(ke)以使噴嘴(zui)與受(shou)割工件表面距(ju)離(li)(li)發生變化(hua)，距(ju)離(li)(li)最遠可(ke)達20mm。
這時，電(dian)弧仍然穩定(ding)，且切口質量不變。
用水(shui)再壓(ya)縮空氣等離子弧切(qie)割幾種金(jin)屬的典(dian)型參數，見表(biao)6-15。
注(zhu)：1. 空載電(dian)壓一欄的(de)數據是(shi)電(dian)壓表指示的(de)讀數，包含有回(hui)路保護系統中電(dian)容(rong)對(dui)電(dian)壓的(de)影響。
2. 噴嘴到工(gong)件(jian)的距離和電極(ji)直徑均(jun)為(wei)6mm。
3. 切口(kou)質量要求優(you)良。
四、評價
1. 切口質(zhi)量分析
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。
由于水冷卻被割(ge)(ge)工(gong)(gong)件，使被割(ge)(ge)工(gong)(gong)件切口平(ping)整，且割(ge)(ge)后工(gong)(gong)件熱變形小，切口寬度也比一般等離子弧切割(ge)(ge)口窄。
2. 對環境保護分(fen)析(xi)
一般等(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)時會產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)大量的(de)(de)(de)金屬蒸氣(qi)(qi)粉塵和有(you)害氣(qi)(qi)體(ti)，吸入(ru)(ru)人(ren)體(ti)會影(ying)響操作(zuo)(zuo)者的(de)(de)(de)身體(ti)健(jian)康，即使采用(yong)抽風除塵裝置，也(ye)不(bu)可能根治環境污染(ran)和切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)過程中(zhong)很大的(de)(de)(de)噪聲。若(ruo)采用(yong)水(shui)(shui)凈(jing)化工作(zuo)(zuo)臺(tai)，如(ru)圖(tu)6-13所(suo)示，可以(yi)解(jie)決這(zhe)個問題(ti)。切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)時，將工件(jian)放在水(shui)(shui)凈(jing)化工作(zuo)(zuo)臺(tai)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)槽(cao)上，槽(cao)中(zhong)加水(shui)(shui)，水(shui)(shui)面距離(li)被割(ge)(ge)(ge)(ge)工件(jian)約20mm，直至接觸被割(ge)(ge)(ge)(ge)工件(jian)。水(shui)(shui)再壓(ya)縮(suo)空氣(qi)(qi)等(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)時，從(cong)噴(pen)嘴(zui)內(nei)噴(pen)出(chu)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)形成一個錐狀水(shui)(shui)簾包圍在等(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)弧周(zhou)圍，從(cong)割(ge)(ge)(ge)(ge)槍出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)高(gao)速氣(qi)(qi)體(ti)與切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)過程中(zhong)圖(tu)6-13 水(shui)(shui)凈(jing)化工作(zuo)(zuo)臺(tai)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)氧(yang)化物(wu)微(wei)粒進(jin)入(ru)(ru)大氣(qi)(qi)以(yi)前，就隨水(shui)(shui)進(jin)入(ru)(ru)槽(cao)中(zhong)，全部沉入(ru)(ru)槽(cao)底，不(bu)會飛向(xiang)周(zhou)圍大氣(qi)(qi)之中(zhong)。例如(ru)，切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)厚為38mm的(de)(de)(de)18-8型不(bu)銹鋼(gang)鋼(gang)板(ban)時，用(yong)一般等(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)時，每(mei)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)長(chang)度25mm的(de)(de)(de)切(qie)(qie)口(kou)會產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)10g微(wei)塵；而用(yong)水(shui)(shui)再壓(ya)縮(suo)空氣(qi)(qi)等(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)再配備(bei)水(shui)(shui)凈(jing)化工作(zuo)(zuo)臺(tai)時，切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)相同長(chang)度所(suo)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)微(wei)粒煙塵只有(you)0.11g。
由(you)于水(shui)(shui)和氣體混合(he)，還可(ke)以(yi)(yi)減少有害氣體二氧化氮(dan)。在使用水(shui)(shui)再壓縮空氣等(deng)離子弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)機和水(shui)(shui)凈(jing)化工作臺時(shi)，如果把水(shui)(shui)加(jia)到最佳(jia)位置，可(ke)將進入周圍空氣中(zhong)(zhong)的二氧化氮(dan)降低(di)80％，同時(shi)還可(ke)以(yi)(yi)降低(di)等(deng)離子弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)時(shi)的噪聲(sheng)。假若被割(ge)工件位于水(shui)(shui)下200mm左(zuo)右進行切(qie)(qie)割(ge)時(shi)，利(li)用水(shui)(shui)的特性，可(ke)以(yi)(yi)使切(qie)(qie)割(ge)噪聲(sheng)降低(di)15dB左(zuo)右，并能吸收(shou)切(qie)(qie)割(ge)過程(cheng)中(zhong)(zhong)所形成的強烈弧(hu)光(guang)、金屬(shu)粒子、灰塵、煙氣和紫外線(xian)(xian)等(deng)，大大改善工作環(huan)境(jing)衛生，有利(li)于操作人(ren)員身體健康(kang)。當然(ran)，此(ci)時(shi)由(you)于看(kan)不到切(qie)(qie)割(ge)線(xian)(xian)，只(zhi)能用機械切(qie)(qie)割(ge)，這也(ye)是等(deng)離子弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)發展的方(fang)向。
