一、水再(zai)壓縮(suo)空(kong)氣等離子(zi)弧切割的特點
水再壓(ya)縮(suo)空氣(qi)等離(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)切(qie)(qie)割(ge)原理如圖6-11所示。它除(chu)了(le)從割(ge)槍中(zhong)噴出工(gong)作氣(qi)體外(wai)，還要伴隨(sui)有(you)高(gao)(gao)速流動(dong)的(de)(de)水束噴出，共同迅速地將(jiang)熔化金屬排出。高(gao)(gao)壓(ya)高(gao)(gao)速水流在割(ge)槍中(zhong)，一方面對噴嘴起(qi)冷(leng)卻(que)作用，同時(shi)對電(dian)(dian)弧(hu)(hu)起(qi)到再壓(ya)縮(suo)作用，形成一個高(gao)(gao)度壓(ya)縮(suo)的(de)(de)、具(ju)有(you)高(gao)(gao)能量密度的(de)(de)等離(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)柱(zhu)，這個弧(hu)(hu)柱(zhu)直接沖向待(dai)切(qie)(qie)割(ge)工(gong)件。由于(yu)水噴射到切(qie)(qie)口兩(liang)邊的(de)(de)金屬上(shang)，使切(qie)(qie)口兩(liang)邊避免(mian)過度熔化，由于(yu)切(qie)(qie)口垂直，又(you)減(jian)少了(le)熱影響區。噴入切(qie)(qie)口內的(de)(de)水一部(bu)分被等離(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)的(de)(de)高(gao)(gao)溫分解成氫和氧，它們(men)與(yu)工(gong)作氣(qi)體共同組成切(qie)(qie)割(ge)氣(qi)體，使等離(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)具(ju)有(you)更高(gao)(gao)的(de)(de)能量；另一部(bu)分未被電(dian)(dian)弧(hu)(hu)蒸發和分解的(de)(de)水，對電(dian)(dian)弧(hu)(hu)有(you)強烈的(de)(de)冷(leng)卻(que)作用，使等離(li)(li)子(zi)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)能量更為集中(zhong)，因而可增加切(qie)(qie)割(ge)速度。
二、對割槍的要求
高速水(shui)流(liu)(liu)進(jin)入(ru)噴(pen)嘴(zui)(zui)的方式有兩種：一種是高壓(ya)水(shui)流(liu)(liu)徑向進(jin)入(ru)噴(pen)嘴(zui)(zui)孔(kong)道后再從(cong)割嘴(zui)(zui)中(zhong)心噴(pen)出；另一種為軸向進(jin)入(ru)，從(cong)噴(pen)嘴(zui)(zui)外(wai)圍(wei)環形水(shui)道進(jin)入(ru)，再從(cong)割槍噴(pen)出。
軸向(xiang)進水(shui)式割槍如(ru)圖(tu)6-12所示。電(dian)極采用直徑為6mm鈰鎢極(ji)(ji)，磨成與內噴(pen)嘴一樣的(de)角(jiao)度（30°），用(yong)銀基釬料(liao)將電(dian)極(ji)(ji)25與電(dian)極(ji)(ji)嘴4釬焊好，再(zai)焊到冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)套(tao)管(guan)(guan)9上，這(zhe)些焊縫都不允許有(you)滲漏(lou)現象。冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)由(you)冷(leng)(leng)(leng)水(shui)管(guan)(guan)中流進，從(cong)內冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)管(guan)(guan)11和(he)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)套(tao)管(guan)(guan)9的(de)間(jian)隙中流出(chu)。這(zhe)種冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)方式只要冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)量足夠，電(dian)極(ji)(ji)工(gong)作數小時后表面仍呈白亮光澤，很少有(you)燒損現象。
水再壓(ya)(ya)縮空氣等離(li)子(zi)切(qie)割(ge)槍比普(pu)通等離(li)子(zi)切(qie)割(ge)槍增(zeng)加(jia)了(le)一(yi)(yi)個(ge)外(wai)噴嘴(zui)(zui)，等于加(jia)長了(le)等離(li)子(zi)弧(hu)(hu)壓(ya)(ya)縮孔道，提高了(le)對電弧(hu)(hu)的(de)壓(ya)(ya)縮效應。外(wai)噴嘴(zui)(zui)在切(qie)割(ge)過程中，噴嘴(zui)(zui)距離(li)與被切(qie)割(ge)金屬較近，有可能濺上(shang)金屬熔渣而產(chan)生雙(shuang)弧(hu)(hu)。為(wei)了(le)防止這種情況發生，在純銅(tong)嘴(zui)(zui)外(wai)邊噴涂(tu)一(yi)(yi)層Al2O3的(de)絕緣(yuan)層（厚約0.2mm），如果采用陶(tao)瓷材料做(zuo)成(cheng)外(wai)噴嘴(zui)(zui)則更為(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(suo)空氣等(deng)離子弧切(qie)割時(shi)，使用(yong)氮氣時(shi)的流量(liang)要比用(yong)普通等(deng)離子弧切(qie)割時(shi)小一(yi)些。
在一(yi)定功(gong)率條件下，壓(ya)縮(suo)水(shui)(shui)流(liu)增加，切口(kou)明顯變(bian)(bian)亮、變(bian)(bian)直(zhi)，但水(shui)(shui)流(liu)量也有一(yi)個最(zui)佳值。水(shui)(shui)流(liu)量過大時，由(you)(you)于電弧壓(ya)縮(suo)過度，帶走熱量太多，造(zao)成電弧變(bian)(bian)短而不(bu)穩定，增加了掛渣，甚至切割不(bu)下來。一(yi)般(ban)壓(ya)縮(suo)水(shui)(shui)用量為(wei)0.5～1.5L／min，由(you)(you)自來水(shui)(shui)供(gong)給即可(ke)。
切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)電流(liu)和電壓(ya)對切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)質(zhi)(zhi)量有明顯的(de)影響：當等離子(zi)弧(hu)切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)功率提(ti)高時(shi)，切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)速(su)度(du)和切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)厚(hou)度(du)相對增加(jia)(jia)。事實證(zheng)明，在(zai)能(neng)割(ge)(ge)(ge)(ge)透(tou)的(de)前(qian)(qian)提(ti)下，用(yong)(yong)大(da)(da)輸(shu)入功率高速(su)切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)與(yu)用(yong)(yong)小輸(shu)入功率低速(su)切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)相比，前(qian)(qian)者(zhe)能(neng)得到更優質(zhi)(zhi)的(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)口。在(zai)增加(jia)(jia)切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)厚(hou)度(du)時(shi)，若僅增加(jia)(jia)切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)電流(liu)，則弧(hu)柱變粗，易燒壞噴嘴；如果在(zai)增大(da)(da)切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)電流(liu)的(de)同時(shi)增大(da)(da)氣體和壓(ya)縮水(shui)流(liu)量，則同時(shi)改變了電弧(hu)電壓(ya)，也就明顯地提(ti)高了切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)能(neng)力，還能(neng)保持良好的(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)質(zhi)(zhi)量。
起割(ge)(ge)開始時，噴嘴與受(shou)割(ge)(ge)工件表(biao)面(mian)的(de)距離一(yi)般應(ying)不(bu)小(xiao)于6mm，但大(da)于10mm時起弧困(kun)難。切割(ge)(ge)過程中，可(ke)以(yi)使噴嘴與受(shou)割(ge)(ge)工件表(biao)面(mian)距離發生變化(hua)，距離最遠(yuan)可(ke)達(da)20mm。
這時，電弧(hu)仍然穩(wen)定，且切口質量不變。
用水再壓(ya)縮空氣等離子弧切割幾(ji)種(zhong)金屬的典(dian)型參(can)數，見表6-15。
注：1. 空載電(dian)壓一欄的數據是(shi)電(dian)壓表指示的讀數，包含有回路保護系統中電(dian)容對電(dian)壓的影響。
2. 噴嘴到工(gong)件的(de)距離和電(dian)極直(zhi)徑均為6mm。
3. 切(qie)口質量要求優良。
四、評價
1. 切(qie)口質量(liang)分析
對18-8型不(bu)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。
由于水冷卻被割工(gong)件(jian)，使被割工(gong)件(jian)切口(kou)平整(zheng)，且(qie)割后工(gong)件(jian)熱變(bian)形小，切口(kou)寬(kuan)度(du)也(ye)比一般等離子弧切割口(kou)窄。
2. 對環境保護分析
一般(ban)等離子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時會(hui)(hui)產生大(da)量(liang)的(de)(de)(de)金屬蒸氣粉塵(chen)和(he)有害(hai)氣體，吸入(ru)人體會(hui)(hui)影(ying)響(xiang)操作(zuo)者的(de)(de)(de)身體健康，即(ji)使采(cai)用(yong)抽風除塵(chen)裝置，也不(bu)可能(neng)根治環境污染和(he)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)過(guo)程中(zhong)很(hen)大(da)的(de)(de)(de)噪聲。若采(cai)用(yong)水(shui)(shui)凈(jing)化(hua)工(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)，如圖(tu)6-13所示，可以解決這個問題(ti)。切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時，將工(gong)件放在水(shui)(shui)凈(jing)化(hua)工(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)槽上，槽中(zhong)加水(shui)(shui)，水(shui)(shui)面(mian)距離被割(ge)(ge)(ge)工(gong)件約20mm，直至接觸被割(ge)(ge)(ge)工(gong)件。水(shui)(shui)再(zai)壓縮空(kong)氣等離子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時，從(cong)(cong)噴嘴內噴出的(de)(de)(de)水(shui)(shui)形成一個錐狀(zhuang)水(shui)(shui)簾(lian)包圍在等離子(zi)(zi)弧(hu)周(zhou)圍，從(cong)(cong)割(ge)(ge)(ge)槍(qiang)出來的(de)(de)(de)高速(su)氣體與切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)過(guo)程中(zhong)圖(tu)6-13 水(shui)(shui)凈(jing)化(hua)工(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)產生的(de)(de)(de)氧化(hua)物微粒進(jin)入(ru)大(da)氣以前，就隨水(shui)(shui)進(jin)入(ru)槽中(zhong)，全部(bu)沉入(ru)槽底，不(bu)會(hui)(hui)飛向周(zhou)圍大(da)氣之中(zhong)。例如，切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)厚為38mm的(de)(de)(de)18-8型不(bu)銹鋼鋼板時，用(yong)一般(ban)等離子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時，每切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)長度25mm的(de)(de)(de)切(qie)(qie)(qie)口(kou)會(hui)(hui)產生10g微塵(chen)；而用(yong)水(shui)(shui)再(zai)壓縮空(kong)氣等離子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)再(zai)配備(bei)水(shui)(shui)凈(jing)化(hua)工(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)時，切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)相同長度所產生的(de)(de)(de)微粒煙塵(chen)只有0.11g。
由(you)于水(shui)和氣體(ti)混合，還(huan)可(ke)(ke)以減少有(you)害(hai)氣體(ti)二(er)(er)氧(yang)化氮。在使(shi)用(yong)水(shui)再壓縮空氣等離子弧切(qie)割機和水(shui)凈化工(gong)作(zuo)臺時(shi)，如果(guo)把(ba)水(shui)加(jia)到(dao)(dao)最佳位置，可(ke)(ke)將進(jin)入周圍空氣中的(de)二(er)(er)氧(yang)化氮降(jiang)低(di)80％，同時(shi)還(huan)可(ke)(ke)以降(jiang)低(di)等離子弧切(qie)割時(shi)的(de)噪聲。假若被割工(gong)件位于水(shui)下(xia)200mm左右(you)進(jin)行(xing)切(qie)割時(shi)，利用(yong)水(shui)的(de)特(te)性，可(ke)(ke)以使(shi)切(qie)割噪聲降(jiang)低(di)15dB左右(you)，并(bing)能吸收切(qie)割過程中所形成(cheng)的(de)強烈弧光、金屬粒子、灰塵、煙氣和紫外線(xian)等，大大改善(shan)工(gong)作(zuo)環境衛生，有(you)利于操作(zuo)人(ren)員(yuan)身體(ti)健康(kang)。當然，此時(shi)由(you)于看不到(dao)(dao)切(qie)割線(xian)，只能用(yong)機械切(qie)割，這也是等離子弧切(qie)割發展(zhan)的(de)方向。
