一、水再壓縮空氣等離子弧切割(ge)的特點
水(shui)(shui)再(zai)壓縮(suo)空(kong)氣(qi)等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)切(qie)割原(yuan)理如圖6-11所示。它除了從割槍(qiang)(qiang)中(zhong)(zhong)噴(pen)(pen)出工作(zuo)氣(qi)體(ti)(ti)外，還要(yao)伴隨有(you)高速流動的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)束噴(pen)(pen)出，共(gong)同(tong)迅速地(di)將(jiang)熔(rong)化金(jin)屬排出。高壓高速水(shui)(shui)流在割槍(qiang)(qiang)中(zhong)(zhong)，一(yi)方面(mian)對(dui)(dui)噴(pen)(pen)嘴(zui)起冷(leng)卻(que)作(zuo)用(yong)，同(tong)時對(dui)(dui)電弧(hu)(hu)(hu)(hu)起到再(zai)壓縮(suo)作(zuo)用(yong)，形成一(yi)個(ge)(ge)高度(du)(du)壓縮(suo)的(de)(de)(de)(de)(de)、具(ju)有(you)高能量(liang)密(mi)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)柱，這個(ge)(ge)弧(hu)(hu)(hu)(hu)柱直接沖向(xiang)待切(qie)割工件。由(you)于(yu)水(shui)(shui)噴(pen)(pen)射到切(qie)口(kou)(kou)兩邊的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬上，使切(qie)口(kou)(kou)兩邊避免過(guo)度(du)(du)熔(rong)化，由(you)于(yu)切(qie)口(kou)(kou)垂直，又(you)減少了熱影響(xiang)區。噴(pen)(pen)入切(qie)口(kou)(kou)內的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)一(yi)部(bu)(bu)分(fen)(fen)被等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)高溫分(fen)(fen)解(jie)(jie)成氫和氧，它們與工作(zuo)氣(qi)體(ti)(ti)共(gong)同(tong)組成切(qie)割氣(qi)體(ti)(ti)，使等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)具(ju)有(you)更高的(de)(de)(de)(de)(de)能量(liang)；另一(yi)部(bu)(bu)分(fen)(fen)未被電弧(hu)(hu)(hu)(hu)蒸發和分(fen)(fen)解(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)，對(dui)(dui)電弧(hu)(hu)(hu)(hu)有(you)強烈的(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)卻(que)作(zuo)用(yong)，使等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)電弧(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)能量(liang)更為集(ji)中(zhong)(zhong)，因而可增加切(qie)割速度(du)(du)。
二、對割(ge)槍的要求(qiu)
高速(su)水流進(jin)(jin)入噴(pen)嘴(zui)的方式(shi)有兩(liang)種(zhong)：一種(zhong)是高壓(ya)水流徑(jing)向進(jin)(jin)入噴(pen)嘴(zui)孔道后再(zai)從(cong)割嘴(zui)中心噴(pen)出(chu)；另一種(zhong)為軸向進(jin)(jin)入，從(cong)噴(pen)嘴(zui)外圍環形水道進(jin)(jin)入，再(zai)從(cong)割槍噴(pen)出(chu)。
軸(zhou)向進水式割(ge)槍(qiang)如(ru)圖6-12所示。電極采用直(zhi)徑為(wei)6mm鈰鎢極(ji)，磨成(cheng)與(yu)內噴嘴(zui)一樣的角度（30°），用銀基釬料將(jiang)電(dian)極(ji)25與(yu)電(dian)極(ji)嘴(zui)4釬焊(han)好，再焊(han)到冷(leng)(leng)卻(que)(que)套管9上，這(zhe)些焊(han)縫都不(bu)允許有(you)滲漏現(xian)(xian)象。冷(leng)(leng)卻(que)(que)水由冷(leng)(leng)水管中流進，從內冷(leng)(leng)卻(que)(que)水管11和冷(leng)(leng)卻(que)(que)套管9的間隙中流出。這(zhe)種冷(leng)(leng)卻(que)(que)方式只要(yao)冷(leng)(leng)卻(que)(que)水量(liang)足夠，電(dian)極(ji)工作(zuo)數(shu)小時(shi)后表面仍呈白亮光澤(ze)，很少有(you)燒損現(xian)(xian)象。
水再(zai)壓(ya)縮空氣等離(li)(li)子切(qie)割(ge)槍比普通等離(li)(li)子切(qie)割(ge)槍增加(jia)了一個外(wai)(wai)噴嘴(zui)，等于加(jia)長(chang)了等離(li)(li)子弧(hu)(hu)壓(ya)縮孔道(dao)，提高了對(dui)電(dian)弧(hu)(hu)的壓(ya)縮效應(ying)。外(wai)(wai)噴嘴(zui)在(zai)切(qie)割(ge)過程中(zhong)，噴嘴(zui)距離(li)(li)與被切(qie)割(ge)金屬較近，有可能濺上金屬熔渣而產生(sheng)雙弧(hu)(hu)。為了防止這種情況發生(sheng)，在(zai)純銅嘴(zui)外(wai)(wai)邊(bian)噴涂一層(ceng)Al2O3的絕緣層(ceng)（厚(hou)約0.2mm），如果采用陶瓷材(cai)料(liao)做成外(wai)(wai)噴嘴(zui)則更為理想。
三、切(qie)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(gang)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(zai)壓縮(suo)空氣等(deng)離子弧切割時(shi)，使(shi)用(yong)(yong)氮氣時(shi)的流量(liang)要比用(yong)(yong)普通等(deng)離子弧切割時(shi)小一些(xie)。
在一(yi)(yi)定功率(lv)條(tiao)件下，壓縮(suo)(suo)水(shui)流增(zeng)(zeng)加，切(qie)口明顯變亮、變直(zhi)，但水(shui)流量(liang)也有(you)一(yi)(yi)個最佳值。水(shui)流量(liang)過大(da)時，由于電(dian)弧壓縮(suo)(suo)過度，帶走熱量(liang)太多，造(zao)成電(dian)弧變短而不穩定，增(zeng)(zeng)加了(le)掛渣，甚(shen)至切(qie)割不下來(lai)。一(yi)(yi)般壓縮(suo)(suo)水(shui)用量(liang)為0.5～1.5L／min，由自來(lai)水(shui)供給即可。
切(qie)割(ge)(ge)電(dian)(dian)流和(he)電(dian)(dian)壓(ya)對切(qie)割(ge)(ge)質量有明(ming)顯的(de)(de)影響(xiang)：當(dang)等離子弧切(qie)割(ge)(ge)功(gong)率(lv)提高時(shi)(shi)，切(qie)割(ge)(ge)速度和(he)切(qie)割(ge)(ge)厚度相對增(zeng)加(jia)。事實證(zheng)明(ming)，在能割(ge)(ge)透(tou)的(de)(de)前提下，用(yong)大輸入(ru)功(gong)率(lv)高速切(qie)割(ge)(ge)與用(yong)小輸入(ru)功(gong)率(lv)低速切(qie)割(ge)(ge)相比，前者能得到(dao)更優(you)質的(de)(de)切(qie)口。在增(zeng)加(jia)切(qie)割(ge)(ge)厚度時(shi)(shi)，若僅增(zeng)加(jia)切(qie)割(ge)(ge)電(dian)(dian)流，則弧柱(zhu)變粗，易燒(shao)壞噴嘴；如果在增(zeng)大切(qie)割(ge)(ge)電(dian)(dian)流的(de)(de)同時(shi)(shi)增(zeng)大氣(qi)體(ti)和(he)壓(ya)縮水流量，則同時(shi)(shi)改變了電(dian)(dian)弧電(dian)(dian)壓(ya)，也就明(ming)顯地提高了切(qie)割(ge)(ge)能力，還能保持良好的(de)(de)切(qie)割(ge)(ge)質量。
起割(ge)開始時，噴(pen)嘴與(yu)受割(ge)工件表面的距離(li)一(yi)般(ban)應不小于6mm，但大于10mm時起弧困難。切割(ge)過程中，可以使噴(pen)嘴與(yu)受割(ge)工件表面距離(li)發(fa)生變化，距離(li)最遠可達(da)20mm。
這時，電弧仍然穩(wen)定(ding)，且(qie)切(qie)口質量不變。
用水再壓縮空氣等離子弧切割幾種金屬的典型參數，見表(biao)6-15。
注：1. 空載電(dian)壓(ya)一欄的數(shu)據是電(dian)壓(ya)表指示(shi)的讀數(shu)，包含有回路保護系統中電(dian)容對電(dian)壓(ya)的影響。
2. 噴(pen)嘴到工件的距(ju)離和電極(ji)直徑(jing)均為6mm。
3. 切口質(zhi)量要求(qiu)優良。
四、評價
1. 切口質量分析
對18-8型不(bu)銹鋼(gang)板(ban)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(yu)水(shui)冷卻被割工件，使被割工件切口(kou)平整，且割后工件熱變形(xing)小，切口(kou)寬度也比一般等離(li)子(zi)弧切割口(kou)窄(zhai)。
2. 對環境保(bao)護分析(xi)
一般等(deng)離(li)子(zi)弧切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)大量的(de)金(jin)屬蒸氣(qi)粉塵(chen)和有害氣(qi)體(ti)，吸入(ru)(ru)人體(ti)會(hui)影響操作(zuo)(zuo)者的(de)身體(ti)健康，即使(shi)采用抽風除塵(chen)裝置(zhi)，也不可能根治環境污染和切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)過程中(zhong)(zhong)很大的(de)噪聲。若采用水(shui)凈(jing)(jing)化(hua)工(gong)作(zuo)(zuo)臺，如圖(tu)6-13所(suo)示(shi)，可以解(jie)決這個問(wen)題。切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)時(shi)，將工(gong)件(jian)放在水(shui)凈(jing)(jing)化(hua)工(gong)作(zuo)(zuo)臺的(de)水(shui)槽上，槽中(zhong)(zhong)加水(shui)，水(shui)面(mian)距離(li)被(bei)割(ge)(ge)工(gong)件(jian)約20mm，直至(zhi)接(jie)觸被(bei)割(ge)(ge)工(gong)件(jian)。水(shui)再(zai)(zai)壓縮空氣(qi)等(deng)離(li)子(zi)弧切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)時(shi)，從(cong)噴嘴內噴出(chu)的(de)水(shui)形(xing)成一個錐狀水(shui)簾(lian)包圍(wei)(wei)在等(deng)離(li)子(zi)弧周圍(wei)(wei)，從(cong)割(ge)(ge)槍出(chu)來的(de)高速氣(qi)體(ti)與切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)過程中(zhong)(zhong)圖(tu)6-13 水(shui)凈(jing)(jing)化(hua)工(gong)作(zuo)(zuo)臺產(chan)生(sheng)的(de)氧化(hua)物微粒(li)進(jin)入(ru)(ru)大氣(qi)以前，就隨水(shui)進(jin)入(ru)(ru)槽中(zhong)(zhong)，全部沉入(ru)(ru)槽底，不會(hui)飛向(xiang)周圍(wei)(wei)大氣(qi)之中(zhong)(zhong)。例如，切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)厚(hou)為38mm的(de)18-8型(xing)不銹鋼鋼板時(shi)，用一般等(deng)離(li)子(zi)弧切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)時(shi)，每切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)長度(du)25mm的(de)切(qie)(qie)(qie)口會(hui)產(chan)生(sheng)10g微塵(chen)；而用水(shui)再(zai)(zai)壓縮空氣(qi)等(deng)離(li)子(zi)弧切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)再(zai)(zai)配備水(shui)凈(jing)(jing)化(hua)工(gong)作(zuo)(zuo)臺時(shi)，切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)相同長度(du)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)微粒(li)煙(yan)塵(chen)只有0.11g。
由于水(shui)(shui)(shui)和氣體(ti)混合(he)，還可(ke)以減少有害氣體(ti)二(er)氧化(hua)氮(dan)。在使(shi)用(yong)水(shui)(shui)(shui)再(zai)壓縮空氣等離子弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)機和水(shui)(shui)(shui)凈化(hua)工作臺時，如果(guo)把水(shui)(shui)(shui)加到最佳位置，可(ke)將進(jin)入周圍空氣中的(de)二(er)氧化(hua)氮(dan)降低(di)(di)80％，同(tong)時還可(ke)以降低(di)(di)等離子弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)時的(de)噪聲。假(jia)若被割(ge)(ge)工件位于水(shui)(shui)(shui)下200mm左(zuo)(zuo)右進(jin)行切(qie)(qie)割(ge)(ge)時，利用(yong)水(shui)(shui)(shui)的(de)特(te)性，可(ke)以使(shi)切(qie)(qie)割(ge)(ge)噪聲降低(di)(di)15dB左(zuo)(zuo)右，并(bing)能吸收切(qie)(qie)割(ge)(ge)過程中所形(xing)成的(de)強烈弧(hu)光、金屬粒子、灰塵、煙氣和紫外線(xian)等，大大改善工作環境衛(wei)生，有利于操作人員身體(ti)健康。當然，此時由于看不到切(qie)(qie)割(ge)(ge)線(xian)，只能用(yong)機械切(qie)(qie)割(ge)(ge)，這(zhe)也是等離子弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)發(fa)展(zhan)的(de)方向。
