一、水再壓縮空氣等離(li)子弧(hu)切割的(de)特點
水(shui)再(zai)壓縮空氣等(deng)離子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切(qie)割原理如圖6-11所示。它除(chu)了(le)從割槍中(zhong)(zhong)噴(pen)(pen)出(chu)工作(zuo)氣體(ti)外(wai)，還要伴隨有高(gao)(gao)速流(liu)動的(de)(de)水(shui)束(shu)噴(pen)(pen)出(chu)，共同迅速地將熔(rong)化金屬排出(chu)。高(gao)(gao)壓高(gao)(gao)速水(shui)流(liu)在割槍中(zhong)(zhong)，一方(fang)面對(dui)噴(pen)(pen)嘴起(qi)冷卻(que)作(zuo)用，同時對(dui)電(dian)弧(hu)(hu)起(qi)到(dao)再(zai)壓縮作(zuo)用，形(xing)成一個高(gao)(gao)度(du)(du)壓縮的(de)(de)、具有高(gao)(gao)能量密度(du)(du)的(de)(de)等(deng)離子(zi)(zi)弧(hu)(hu)柱，這個弧(hu)(hu)柱直(zhi)接沖(chong)向待切(qie)割工件(jian)。由于水(shui)噴(pen)(pen)射到(dao)切(qie)口(kou)兩(liang)邊的(de)(de)金屬上，使(shi)切(qie)口(kou)兩(liang)邊避(bi)免過度(du)(du)熔(rong)化，由于切(qie)口(kou)垂直(zhi)，又(you)減少了(le)熱影響區。噴(pen)(pen)入切(qie)口(kou)內(nei)的(de)(de)水(shui)一部分(fen)被等(deng)離子(zi)(zi)弧(hu)(hu)的(de)(de)高(gao)(gao)溫分(fen)解成氫和(he)氧，它們與(yu)工作(zuo)氣體(ti)共同組成切(qie)割氣體(ti)，使(shi)等(deng)離子(zi)(zi)弧(hu)(hu)具有更(geng)高(gao)(gao)的(de)(de)能量；另一部分(fen)未被電(dian)弧(hu)(hu)蒸發和(he)分(fen)解的(de)(de)水(shui)，對(dui)電(dian)弧(hu)(hu)有強(qiang)烈的(de)(de)冷卻(que)作(zuo)用，使(shi)等(deng)離子(zi)(zi)電(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)能量更(geng)為集中(zhong)(zhong)，因(yin)而(er)可(ke)增加切(qie)割速度(du)(du)。
二、對割(ge)槍的要求
高速水流進入(ru)噴(pen)嘴(zui)的方式(shi)有兩種(zhong)(zhong)：一種(zhong)(zhong)是高壓水流徑(jing)向進入(ru)噴(pen)嘴(zui)孔道后再從(cong)割嘴(zui)中心噴(pen)出；另一種(zhong)(zhong)為軸向進入(ru)，從(cong)噴(pen)嘴(zui)外圍環(huan)形水道進入(ru)，再從(cong)割槍噴(pen)出。
軸向(xiang)進水式割(ge)槍(qiang)如(ru)圖6-12所(suo)示。電極采用直徑為6mm鈰鎢(wu)極(ji)，磨(mo)成與(yu)(yu)內噴嘴(zui)(zui)一樣的角度(du)（30°），用銀基(ji)釬料將電(dian)極(ji)25與(yu)(yu)電(dian)極(ji)嘴(zui)(zui)4釬焊(han)(han)好，再焊(han)(han)到冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻套(tao)管(guan)(guan)9上，這些焊(han)(han)縫都(dou)不(bu)允許有(you)滲(shen)漏現(xian)象。冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻水由冷(leng)(leng)(leng)(leng)水管(guan)(guan)中(zhong)流進，從內冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻水管(guan)(guan)11和(he)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻套(tao)管(guan)(guan)9的間隙中(zhong)流出。這種(zhong)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻方式只要冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻水量足(zu)夠，電(dian)極(ji)工作數小時后(hou)表面(mian)仍(reng)呈白亮光澤，很(hen)少有(you)燒損現(xian)象。
水再壓(ya)縮(suo)空氣等離(li)子切(qie)(qie)割槍(qiang)比普通等離(li)子切(qie)(qie)割槍(qiang)增加(jia)了(le)一個外噴嘴(zui)(zui)，等于加(jia)長(chang)了(le)等離(li)子弧壓(ya)縮(suo)孔(kong)道，提高了(le)對電弧的壓(ya)縮(suo)效(xiao)應。外噴嘴(zui)(zui)在切(qie)(qie)割過程中(zhong)，噴嘴(zui)(zui)距離(li)與被切(qie)(qie)割金(jin)屬較近，有可能(neng)濺上金(jin)屬熔渣(zha)而產生(sheng)雙弧。為(wei)了(le)防止(zhi)這種情況(kuang)發生(sheng)，在純(chun)銅嘴(zui)(zui)外邊噴涂一層Al2O3的絕緣層（厚約0.2mm），如果采(cai)用陶瓷材料做成外噴嘴(zui)(zui)則更(geng)為(wei)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(kong)氣等離子弧切割時，使用(yong)氮氣時的流(liu)量要(yao)比用(yong)普通等離子弧切割時小一些。
在一(yi)定(ding)功率(lv)條件下(xia)，壓(ya)縮水(shui)流(liu)增加，切口明顯變(bian)亮、變(bian)直，但水(shui)流(liu)量也有一(yi)個最(zui)佳值(zhi)。水(shui)流(liu)量過(guo)大時，由于(yu)電(dian)弧(hu)壓(ya)縮過(guo)度，帶(dai)走熱(re)量太多，造成電(dian)弧(hu)變(bian)短(duan)而不穩定(ding)，增加了掛渣，甚至切割(ge)不下(xia)來。一(yi)般(ban)壓(ya)縮水(shui)用(yong)量為(wei)0.5～1.5L／min，由自來水(shui)供給即可(ke)。
切(qie)(qie)割(ge)電(dian)(dian)流和電(dian)(dian)壓對切(qie)(qie)割(ge)質(zhi)量有明顯的(de)(de)影(ying)響：當等離(li)子(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)功(gong)率(lv)提(ti)高(gao)時，切(qie)(qie)割(ge)速(su)度和切(qie)(qie)割(ge)厚度相對增(zeng)(zeng)加。事實(shi)證明，在(zai)能(neng)(neng)割(ge)透(tou)的(de)(de)前提(ti)下(xia)，用大(da)(da)輸入(ru)功(gong)率(lv)高(gao)速(su)切(qie)(qie)割(ge)與用小輸入(ru)功(gong)率(lv)低速(su)切(qie)(qie)割(ge)相比，前者能(neng)(neng)得(de)到更(geng)優質(zhi)的(de)(de)切(qie)(qie)口(kou)。在(zai)增(zeng)(zeng)加切(qie)(qie)割(ge)厚度時，若僅增(zeng)(zeng)加切(qie)(qie)割(ge)電(dian)(dian)流，則(ze)弧(hu)柱變(bian)粗(cu)，易燒壞噴嘴；如果在(zai)增(zeng)(zeng)大(da)(da)切(qie)(qie)割(ge)電(dian)(dian)流的(de)(de)同時增(zeng)(zeng)大(da)(da)氣(qi)體(ti)和壓縮水流量，則(ze)同時改(gai)變(bian)了電(dian)(dian)弧(hu)電(dian)(dian)壓，也就明顯地提(ti)高(gao)了切(qie)(qie)割(ge)能(neng)(neng)力，還能(neng)(neng)保(bao)持(chi)良好的(de)(de)切(qie)(qie)割(ge)質(zhi)量。
起割(ge)開始(shi)時(shi)，噴嘴(zui)與受(shou)(shou)割(ge)工(gong)(gong)件(jian)表(biao)面的距(ju)離一般(ban)應不小于(yu)6mm，但(dan)大于(yu)10mm時(shi)起弧(hu)困難。切割(ge)過程(cheng)中，可以使(shi)噴嘴(zui)與受(shou)(shou)割(ge)工(gong)(gong)件(jian)表(biao)面距(ju)離發(fa)生變化(hua)，距(ju)離最遠可達20mm。
這時，電弧仍然穩定(ding)，且切口質量不變。
用水再壓(ya)縮空氣等離子弧切割幾種金屬的(de)典(dian)型參數，見表6-15。
注：1. 空載(zai)電壓一欄的(de)數據是電壓表指示(shi)的(de)讀數，包(bao)含有回路保護(hu)系統(tong)中電容對電壓的(de)影響。
2. 噴嘴到工件(jian)的距離和電極直徑均為6mm。
3. 切(qie)口質量要求優(you)良。
四、評價
1. 切口質量(liang)分析
對18-8型不(bu)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(you)于水冷(leng)卻被割(ge)工件，使被割(ge)工件切(qie)口(kou)平整，且割(ge)后工件熱變形小(xiao)，切(qie)口(kou)寬度也比(bi)一般等離子弧切(qie)割(ge)口(kou)窄(zhai)。
2. 對(dui)環(huan)境保護分析
一般(ban)等(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)大量的(de)金屬蒸氣(qi)粉塵和(he)有害氣(qi)體(ti)，吸入人體(ti)會(hui)影響操作者的(de)身(shen)體(ti)健康，即(ji)使采(cai)用抽(chou)風除塵裝置，也不可能根治環境污染(ran)和(he)切(qie)割(ge)(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)很大的(de)噪聲。若采(cai)用水(shui)(shui)凈(jing)(jing)化(hua)工(gong)作臺，如圖(tu)6-13所示，可以(yi)(yi)解決(jue)這(zhe)個問題。切(qie)割(ge)(ge)時(shi)，將工(gong)件放(fang)在水(shui)(shui)凈(jing)(jing)化(hua)工(gong)作臺的(de)水(shui)(shui)槽上，槽中(zhong)(zhong)加(jia)水(shui)(shui)，水(shui)(shui)面(mian)距離(li)被割(ge)(ge)工(gong)件約20mm，直至接觸被割(ge)(ge)工(gong)件。水(shui)(shui)再壓縮(suo)(suo)空(kong)氣(qi)等(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)時(shi)，從(cong)噴(pen)嘴內(nei)噴(pen)出的(de)水(shui)(shui)形成(cheng)一個錐狀水(shui)(shui)簾包圍在等(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)周(zhou)圍，從(cong)割(ge)(ge)槍出來(lai)的(de)高速氣(qi)體(ti)與切(qie)割(ge)(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)圖(tu)6-13 水(shui)(shui)凈(jing)(jing)化(hua)工(gong)作臺產(chan)生(sheng)的(de)氧化(hua)物微(wei)粒進入大氣(qi)以(yi)(yi)前，就隨水(shui)(shui)進入槽中(zhong)(zhong)，全部沉入槽底，不會(hui)飛(fei)向周(zhou)圍大氣(qi)之(zhi)中(zhong)(zhong)。例如，切(qie)割(ge)(ge)厚為38mm的(de)18-8型不銹鋼鋼板時(shi)，用一般(ban)等(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)時(shi)，每(mei)切(qie)割(ge)(ge)長度(du)25mm的(de)切(qie)口會(hui)產(chan)生(sheng)10g微(wei)塵；而用水(shui)(shui)再壓縮(suo)(suo)空(kong)氣(qi)等(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)割(ge)(ge)再配備水(shui)(shui)凈(jing)(jing)化(hua)工(gong)作臺時(shi)，切(qie)割(ge)(ge)相(xiang)同長度(du)所產(chan)生(sheng)的(de)微(wei)粒煙(yan)塵只有0.11g。
由(you)于水(shui)和(he)氣(qi)體(ti)混合，還(huan)可(ke)以(yi)減少有害氣(qi)體(ti)二(er)氧化氮(dan)。在使用水(shui)再壓縮空(kong)氣(qi)等(deng)離子弧切(qie)(qie)(qie)割(ge)機(ji)和(he)水(shui)凈化工作臺(tai)時(shi)，如果把(ba)水(shui)加(jia)到(dao)最佳位(wei)(wei)置，可(ke)將進(jin)(jin)入周(zhou)圍空(kong)氣(qi)中的(de)二(er)氧化氮(dan)降低80％，同時(shi)還(huan)可(ke)以(yi)降低等(deng)離子弧切(qie)(qie)(qie)割(ge)時(shi)的(de)噪聲。假若被(bei)割(ge)工件(jian)位(wei)(wei)于水(shui)下200mm左右進(jin)(jin)行切(qie)(qie)(qie)割(ge)時(shi)，利用水(shui)的(de)特性，可(ke)以(yi)使切(qie)(qie)(qie)割(ge)噪聲降低15dB左右，并能吸收切(qie)(qie)(qie)割(ge)過程(cheng)中所形成的(de)強烈弧光、金屬粒子、灰塵(chen)、煙氣(qi)和(he)紫外線等(deng)，大大改善工作環(huan)境(jing)衛(wei)生，有利于操作人員身體(ti)健康。當(dang)然，此時(shi)由(you)于看不到(dao)切(qie)(qie)(qie)割(ge)線，只(zhi)能用機(ji)械切(qie)(qie)(qie)割(ge)，這也是等(deng)離子弧切(qie)(qie)(qie)割(ge)發展(zhan)的(de)方向。
