一、水再壓縮空氣等(deng)離(li)子弧切割的(de)特點(dian)
水(shui)(shui)再壓(ya)縮空氣(qi)等離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)切割原(yuan)理如圖6-11所(suo)示。它(ta)除了從(cong)割槍中噴出(chu)(chu)工作氣(qi)體外，還(huan)要伴(ban)隨(sui)有(you)高(gao)(gao)(gao)速流(liu)動(dong)的水(shui)(shui)束(shu)噴出(chu)(chu)，共同(tong)迅速地將熔化金屬排(pai)出(chu)(chu)。高(gao)(gao)(gao)壓(ya)高(gao)(gao)(gao)速水(shui)(shui)流(liu)在割槍中，一(yi)(yi)(yi)方面對(dui)(dui)噴嘴起(qi)冷(leng)卻(que)(que)作用，同(tong)時對(dui)(dui)電(dian)弧(hu)(hu)(hu)起(qi)到再壓(ya)縮作用，形(xing)成一(yi)(yi)(yi)個高(gao)(gao)(gao)度(du)(du)壓(ya)縮的、具有(you)高(gao)(gao)(gao)能量(liang)(liang)(liang)密度(du)(du)的等離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)柱(zhu)，這個弧(hu)(hu)(hu)柱(zhu)直接沖向待切割工件。由(you)于水(shui)(shui)噴射到切口(kou)兩(liang)邊的金屬上，使切口(kou)兩(liang)邊避免過度(du)(du)熔化，由(you)于切口(kou)垂(chui)直，又減少了熱影響區。噴入切口(kou)內(nei)的水(shui)(shui)一(yi)(yi)(yi)部(bu)分被等離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)的高(gao)(gao)(gao)溫分解成氫和(he)氧，它(ta)們與工作氣(qi)體共同(tong)組成切割氣(qi)體，使等離(li)(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)具有(you)更高(gao)(gao)(gao)的能量(liang)(liang)(liang)；另一(yi)(yi)(yi)部(bu)分未(wei)被電(dian)弧(hu)(hu)(hu)蒸發和(he)分解的水(shui)(shui)，對(dui)(dui)電(dian)弧(hu)(hu)(hu)有(you)強(qiang)烈的冷(leng)卻(que)(que)作用，使等離(li)(li)子(zi)(zi)電(dian)弧(hu)(hu)(hu)的能量(liang)(liang)(liang)更為(wei)集(ji)中，因而可增(zeng)加切割速度(du)(du)。
二、對割槍的要(yao)求
高速(su)水(shui)流(liu)進(jin)(jin)入(ru)噴(pen)(pen)嘴(zui)的方式有(you)兩種(zhong)(zhong)：一種(zhong)(zhong)是(shi)高壓水(shui)流(liu)徑向(xiang)進(jin)(jin)入(ru)噴(pen)(pen)嘴(zui)孔道后再從割嘴(zui)中心噴(pen)(pen)出(chu)；另(ling)一種(zhong)(zhong)為軸向(xiang)進(jin)(jin)入(ru)，從噴(pen)(pen)嘴(zui)外圍(wei)環形(xing)水(shui)道進(jin)(jin)入(ru)，再從割槍噴(pen)(pen)出(chu)。
軸向(xiang)進水式割槍(qiang)如圖(tu)6-12所示。電(dian)極(ji)采用直徑為6mm鈰鎢極(ji)，磨成(cheng)與內噴嘴一樣的角度（30°），用(yong)銀(yin)基釬(han)料將電極(ji)25與電極(ji)嘴4釬(han)焊好，再焊到冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)套管(guan)(guan)9上，這(zhe)些焊縫都不允許(xu)有(you)滲漏現(xian)象(xiang)。冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)水由冷(leng)(leng)(leng)水管(guan)(guan)中(zhong)流進(jin)，從內冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)水管(guan)(guan)11和冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)套管(guan)(guan)9的間(jian)隙中(zhong)流出。這(zhe)種冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)方式只要冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)水量(liang)足夠，電極(ji)工作數小時后表面仍呈(cheng)白亮光澤(ze)，很(hen)少有(you)燒損現(xian)象(xiang)。
水再(zai)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)空氣等(deng)(deng)離子(zi)切(qie)割槍比(bi)普通等(deng)(deng)離子(zi)切(qie)割槍增(zeng)加(jia)了一(yi)個外(wai)噴(pen)嘴(zui)(zui)，等(deng)(deng)于加(jia)長了等(deng)(deng)離子(zi)弧壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)孔道，提高了對電弧的壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)效應。外(wai)噴(pen)嘴(zui)(zui)在切(qie)割過程中，噴(pen)嘴(zui)(zui)距離與被切(qie)割金屬(shu)較近，有可能濺上金屬(shu)熔渣(zha)而產生(sheng)雙弧。為(wei)了防止這(zhe)種情(qing)況發生(sheng)，在純銅嘴(zui)(zui)外(wai)邊噴(pen)涂一(yi)層(ceng)Al2O3的絕緣(yuan)層(ceng)（厚約(yue)0.2mm），如果(guo)采用陶(tao)瓷材料做成外(wai)噴(pen)嘴(zui)(zui)則更為(wei)理(li)想。
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。
水再壓縮空氣等離(li)(li)子弧(hu)切割時(shi)，使用氮氣時(shi)的流量要比用普通等離(li)(li)子弧(hu)切割時(shi)小一些(xie)。
在一(yi)(yi)定功率條件下(xia)，壓(ya)(ya)縮(suo)水(shui)流(liu)增(zeng)加(jia)(jia)，切口明顯(xian)變亮、變直，但水(shui)流(liu)量(liang)(liang)(liang)也有一(yi)(yi)個最(zui)佳值。水(shui)流(liu)量(liang)(liang)(liang)過大時(shi)，由(you)于(yu)電弧(hu)壓(ya)(ya)縮(suo)過度，帶走熱量(liang)(liang)(liang)太多(duo)，造成(cheng)電弧(hu)變短(duan)而不穩定，增(zeng)加(jia)(jia)了掛(gua)渣(zha)，甚至切割(ge)不下(xia)來(lai)。一(yi)(yi)般(ban)壓(ya)(ya)縮(suo)水(shui)用量(liang)(liang)(liang)為0.5～1.5L／min，由(you)自來(lai)水(shui)供給(gei)即可。
切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)電流和(he)(he)電壓(ya)(ya)對切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)質量有明(ming)(ming)顯(xian)的(de)(de)影響：當(dang)等離子弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)功(gong)(gong)率(lv)提(ti)(ti)高(gao)時(shi)，切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)速度和(he)(he)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)厚度相(xiang)(xiang)對增(zeng)加。事(shi)實證明(ming)(ming)，在(zai)能割(ge)(ge)(ge)透的(de)(de)前(qian)提(ti)(ti)下，用大(da)輸入功(gong)(gong)率(lv)高(gao)速切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)與用小輸入功(gong)(gong)率(lv)低速切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)相(xiang)(xiang)比，前(qian)者能得到更優質的(de)(de)切(qie)(qie)口。在(zai)增(zeng)加切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)厚度時(shi)，若僅增(zeng)加切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)電流，則(ze)弧(hu)柱(zhu)變粗(cu)，易燒壞噴嘴(zui)；如果在(zai)增(zeng)大(da)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)電流的(de)(de)同(tong)時(shi)增(zeng)大(da)氣體(ti)和(he)(he)壓(ya)(ya)縮水流量，則(ze)同(tong)時(shi)改變了電弧(hu)電壓(ya)(ya)，也(ye)就(jiu)明(ming)(ming)顯(xian)地提(ti)(ti)高(gao)了切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)能力(li)，還能保持良(liang)好(hao)的(de)(de)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)質量。
起(qi)割開始時，噴嘴(zui)與受割工件(jian)表面的(de)距(ju)(ju)離一般應不小于(yu)6mm，但大于(yu)10mm時起(qi)弧困難(nan)。切割過程(cheng)中，可以使噴嘴(zui)與受割工件(jian)表面距(ju)(ju)離發生變化，距(ju)(ju)離最(zui)遠(yuan)可達20mm。
這時，電弧仍然穩定，且切口質量不變。
用(yong)水(shui)再(zai)壓縮(suo)空氣等(deng)離(li)子弧切割幾種金屬(shu)的典(dian)型參(can)數，見表6-15。
注：1. 空載電壓一欄的(de)數據是電壓表指示的(de)讀數，包含有回(hui)路保(bao)護系(xi)統中(zhong)電容對電壓的(de)影響。
2. 噴嘴到工(gong)件的距離和電極直徑均為6mm。
3. 切口(kou)質(zhi)量要求優良。
四、評價
1. 切口質量(liang)分析(xi)
對18-8型不銹(xiu)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)工件，使被割(ge)工件切口(kou)平整，且割(ge)后(hou)工件熱變形小，切口(kou)寬度(du)也(ye)比(bi)一般等離子弧切割(ge)口(kou)窄。
2. 對環境保護分析
一般(ban)等(deng)(deng)離(li)子弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)時會(hui)產生(sheng)大量的(de)(de)(de)金屬蒸氣(qi)粉塵(chen)和有害氣(qi)體(ti)(ti)，吸入人(ren)體(ti)(ti)會(hui)影響(xiang)操作(zuo)(zuo)(zuo)者的(de)(de)(de)身體(ti)(ti)健康，即使(shi)采用抽風(feng)除(chu)塵(chen)裝置(zhi)，也不可(ke)能根治環境污染和切(qie)(qie)割(ge)(ge)過程中(zhong)很大的(de)(de)(de)噪聲。若采用水(shui)(shui)凈(jing)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)臺(tai)，如圖(tu)(tu)6-13所(suo)示，可(ke)以(yi)解決這個問題。切(qie)(qie)割(ge)(ge)時，將(jiang)工(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)放(fang)在水(shui)(shui)凈(jing)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(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)工(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)約20mm，直至接觸被割(ge)(ge)工(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)。水(shui)(shui)再(zai)(zai)壓縮空(kong)氣(qi)等(deng)(deng)離(li)子弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)時，從(cong)噴嘴(zui)內(nei)噴出的(de)(de)(de)水(shui)(shui)形成一個錐(zhui)狀水(shui)(shui)簾包圍在等(deng)(deng)離(li)子弧周圍，從(cong)割(ge)(ge)槍出來的(de)(de)(de)高速(su)氣(qi)體(ti)(ti)與切(qie)(qie)割(ge)(ge)過程中(zhong)圖(tu)(tu)6-13 水(shui)(shui)凈(jing)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)臺(tai)產生(sheng)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)物微(wei)粒進入大氣(qi)以(yi)前，就隨水(shui)(shui)進入槽(cao)中(zhong)，全部(bu)沉入槽(cao)底(di)，不會(hui)飛(fei)向周圍大氣(qi)之中(zhong)。例(li)如，切(qie)(qie)割(ge)(ge)厚(hou)為(wei)38mm的(de)(de)(de)18-8型不銹鋼鋼板時，用一般(ban)等(deng)(deng)離(li)子弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)時，每切(qie)(qie)割(ge)(ge)長度(du)25mm的(de)(de)(de)切(qie)(qie)口(kou)會(hui)產生(sheng)10g微(wei)塵(chen)；而(er)用水(shui)(shui)再(zai)(zai)壓縮空(kong)氣(qi)等(deng)(deng)離(li)子弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)再(zai)(zai)配(pei)備(bei)水(shui)(shui)凈(jing)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)臺(tai)時，切(qie)(qie)割(ge)(ge)相同長度(du)所(suo)產生(sheng)的(de)(de)(de)微(wei)粒煙(yan)塵(chen)只(zhi)有0.11g。
由于水(shui)(shui)和氣(qi)(qi)體混合，還可以(yi)減少有害(hai)氣(qi)(qi)體二氧化(hua)氮(dan)。在(zai)使(shi)用(yong)(yong)水(shui)(shui)再壓縮(suo)空氣(qi)(qi)等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)機和水(shui)(shui)凈(jing)化(hua)工作臺時，如(ru)果把水(shui)(shui)加到(dao)(dao)最(zui)佳位(wei)(wei)置，可將進入周(zhou)圍空氣(qi)(qi)中(zhong)的(de)二氧化(hua)氮(dan)降低80％，同時還可以(yi)降低等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)時的(de)噪(zao)聲。假若(ruo)被割(ge)工件位(wei)(wei)于水(shui)(shui)下200mm左右進行切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)時，利(li)用(yong)(yong)水(shui)(shui)的(de)特性，可以(yi)使(shi)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)噪(zao)聲降低15dB左右，并能吸收切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)過程中(zhong)所形成的(de)強(qiang)烈弧光、金屬粒子(zi)(zi)、灰(hui)塵、煙氣(qi)(qi)和紫外線等(deng)，大大改善工作環境衛生，有利(li)于操作人員身(shen)體健康。當然，此時由于看(kan)不到(dao)(dao)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)線，只能用(yong)(yong)機械切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)，這也(ye)是等(deng)離(li)(li)子(zi)(zi)弧切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)發展的(de)方向。
