一、水再壓縮空氣等離子(zi)弧切割(ge)的(de)特點
水再(zai)壓(ya)縮空氣等離(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)原理如(ru)圖6-11所示。它除了從割(ge)(ge)(ge)槍(qiang)(qiang)中(zhong)噴(pen)出(chu)(chu)工作(zuo)氣體外，還要伴隨有(you)高(gao)速(su)流動的水束(shu)噴(pen)出(chu)(chu)，共(gong)同迅(xun)速(su)地將(jiang)熔化金屬(shu)排(pai)出(chu)(chu)。高(gao)壓(ya)高(gao)速(su)水流在割(ge)(ge)(ge)槍(qiang)(qiang)中(zhong)，一(yi)方面(mian)對噴(pen)嘴起冷卻作(zuo)用，同時(shi)對電(dian)弧(hu)(hu)(hu)起到(dao)再(zai)壓(ya)縮作(zuo)用，形成(cheng)一(yi)個(ge)高(gao)度壓(ya)縮的、具有(you)高(gao)能量(liang)密度的等離(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)柱，這(zhe)個(ge)弧(hu)(hu)(hu)柱直接(jie)沖向待切(qie)割(ge)(ge)(ge)工件。由于水噴(pen)射到(dao)切(qie)口兩邊(bian)(bian)的金屬(shu)上(shang)，使切(qie)口兩邊(bian)(bian)避免(mian)過度熔化，由于切(qie)口垂(chui)直，又減(jian)少(shao)了熱影(ying)響區。噴(pen)入(ru)切(qie)口內(nei)的水一(yi)部分被(bei)等離(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)的高(gao)溫(wen)分解(jie)成(cheng)氫和(he)氧，它們與工作(zuo)氣體共(gong)同組成(cheng)切(qie)割(ge)(ge)(ge)氣體，使等離(li)子(zi)弧(hu)(hu)(hu)具有(you)更高(gao)的能量(liang)；另一(yi)部分未被(bei)電(dian)弧(hu)(hu)(hu)蒸發和(he)分解(jie)的水，對電(dian)弧(hu)(hu)(hu)有(you)強烈(lie)的冷卻作(zuo)用，使等離(li)子(zi)電(dian)弧(hu)(hu)(hu)的能量(liang)更為集中(zhong)，因而可增加切(qie)割(ge)(ge)(ge)速(su)度。
二(er)、對割槍的要(yao)求
高速(su)水(shui)流進(jin)(jin)入(ru)噴(pen)嘴的(de)方式有兩種：一種是高壓水(shui)流徑向(xiang)進(jin)(jin)入(ru)噴(pen)嘴孔道后(hou)再從(cong)割(ge)嘴中心噴(pen)出；另一種為軸向(xiang)進(jin)(jin)入(ru)，從(cong)噴(pen)嘴外圍環形水(shui)道進(jin)(jin)入(ru)，再從(cong)割(ge)槍噴(pen)出。
軸(zhou)向進水式割(ge)槍如圖(tu)6-12所(suo)示(shi)。電極采用直徑為6mm鈰(shi)鎢(wu)極(ji)，磨成與內噴嘴一樣的(de)角(jiao)度（30°），用銀(yin)基釬(han)料將電(dian)極(ji)25與電(dian)極(ji)嘴4釬(han)焊好，再焊到冷(leng)(leng)卻套(tao)管9上，這些(xie)焊縫都不允(yun)許有滲漏現象(xiang)(xiang)。冷(leng)(leng)卻水(shui)由冷(leng)(leng)水(shui)管中流進，從內冷(leng)(leng)卻水(shui)管11和(he)冷(leng)(leng)卻套(tao)管9的(de)間隙中流出(chu)。這種冷(leng)(leng)卻方(fang)式只要冷(leng)(leng)卻水(shui)量足夠，電(dian)極(ji)工作數小時(shi)后表面仍呈白亮光澤，很少有燒損現象(xiang)(xiang)。
水再壓(ya)縮(suo)(suo)空氣等(deng)(deng)(deng)離(li)子切割(ge)槍比普通等(deng)(deng)(deng)離(li)子切割(ge)槍增(zeng)加(jia)了(le)(le)一(yi)個外噴嘴，等(deng)(deng)(deng)于加(jia)長了(le)(le)等(deng)(deng)(deng)離(li)子弧壓(ya)縮(suo)(suo)孔(kong)道，提(ti)高了(le)(le)對電弧的壓(ya)縮(suo)(suo)效應。外噴嘴在切割(ge)過(guo)程(cheng)中，噴嘴距離(li)與被切割(ge)金屬較近，有(you)可能濺(jian)上金屬熔渣而產(chan)生雙弧。為了(le)(le)防止這種情(qing)況發生，在純銅(tong)嘴外邊噴涂一(yi)層(ceng)Al2O3的絕緣(yuan)層(ceng)（厚(hou)約(yue)0.2mm），如果采(cai)用陶瓷(ci)材料做成外噴嘴則更為理想(xiang)。
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。
水再壓縮空氣等離(li)子弧(hu)切割時(shi)，使用氮氣時(shi)的流(liu)量要比用普(pu)通(tong)等離(li)子弧(hu)切割時(shi)小一些。
在一定功(gong)率條(tiao)件下(xia)(xia)，壓縮水(shui)流(liu)(liu)增加，切口明顯變(bian)亮、變(bian)直，但水(shui)流(liu)(liu)量也有一個最(zui)佳值。水(shui)流(liu)(liu)量過大時(shi)，由(you)(you)于電弧壓縮過度，帶(dai)走熱量太(tai)多，造(zao)成電弧變(bian)短(duan)而不穩定，增加了掛渣，甚至切割不下(xia)(xia)來(lai)。一般壓縮水(shui)用量為0.5～1.5L／min，由(you)(you)自來(lai)水(shui)供(gong)給即可(ke)。
切(qie)(qie)(qie)割(ge)電流和電壓對切(qie)(qie)(qie)割(ge)質量(liang)有明(ming)(ming)顯的(de)(de)影響：當等離子弧切(qie)(qie)(qie)割(ge)功(gong)率(lv)提高(gao)時，切(qie)(qie)(qie)割(ge)速度(du)和切(qie)(qie)(qie)割(ge)厚度(du)相對增(zeng)(zeng)加(jia)。事實證明(ming)(ming)，在能割(ge)透的(de)(de)前(qian)提下，用(yong)大(da)輸入(ru)功(gong)率(lv)高(gao)速切(qie)(qie)(qie)割(ge)與用(yong)小輸入(ru)功(gong)率(lv)低(di)速切(qie)(qie)(qie)割(ge)相比，前(qian)者能得到更優(you)質的(de)(de)切(qie)(qie)(qie)口(kou)。在增(zeng)(zeng)加(jia)切(qie)(qie)(qie)割(ge)厚度(du)時，若僅增(zeng)(zeng)加(jia)切(qie)(qie)(qie)割(ge)電流，則弧柱變粗，易(yi)燒(shao)壞噴(pen)嘴(zui)；如果在增(zeng)(zeng)大(da)切(qie)(qie)(qie)割(ge)電流的(de)(de)同時增(zeng)(zeng)大(da)氣體(ti)和壓縮水流量(liang)，則同時改(gai)變了電弧電壓，也就明(ming)(ming)顯地提高(gao)了切(qie)(qie)(qie)割(ge)能力，還能保持良好的(de)(de)切(qie)(qie)(qie)割(ge)質量(liang)。
起割(ge)開始時，噴(pen)嘴(zui)與受(shou)割(ge)工件(jian)表(biao)面的距(ju)(ju)(ju)離一般應不(bu)小于6mm，但(dan)大于10mm時起弧困難(nan)。切割(ge)過程(cheng)中，可(ke)以使(shi)噴(pen)嘴(zui)與受(shou)割(ge)工件(jian)表(biao)面距(ju)(ju)(ju)離發(fa)生(sheng)變化，距(ju)(ju)(ju)離最遠可(ke)達(da)20mm。
這時(shi)，電弧仍然穩定，且(qie)切口(kou)質量不變。
用水再壓縮空氣等離子弧切割幾種金屬(shu)的典(dian)型參數，見表6-15。
注：1. 空載電(dian)(dian)壓一(yi)欄的數據(ju)是電(dian)(dian)壓表指示的讀數，包含有(you)回路保護系(xi)統(tong)中電(dian)(dian)容對電(dian)(dian)壓的影響(xiang)。
2. 噴嘴(zui)到工(gong)件的距離和電極直(zhi)徑均為6mm。
3. 切口(kou)質量要(yao)求優良。
四、評(ping)價
1. 切口質量分(fen)析
對18-8型不(bu)銹(xiu)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。
由于水冷卻被割工件，使(shi)被割工件切口(kou)平整，且割后工件熱變形小，切口(kou)寬度也比(bi)一般等離子弧切割口(kou)窄。
2. 對(dui)環(huan)境保護(hu)分(fen)析(xi)
一般等(deng)離子(zi)(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)時(shi)會產(chan)生(sheng)(sheng)大(da)量的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬蒸氣(qi)粉(fen)塵(chen)和(he)有(you)(you)害氣(qi)體，吸(xi)入人體會影響操作(zuo)者(zhe)的(de)(de)(de)(de)身體健康，即使采(cai)(cai)用(yong)抽風(feng)除塵(chen)裝(zhuang)置，也(ye)不(bu)可能根治環境(jing)污(wu)染和(he)切(qie)(qie)割(ge)過程中(zhong)很大(da)的(de)(de)(de)(de)噪(zao)聲(sheng)。若采(cai)(cai)用(yong)水(shui)(shui)(shui)凈化(hua)工作(zuo)臺，如圖(tu)6-13所示，可以解決這(zhe)個(ge)問題。切(qie)(qie)割(ge)時(shi)，將工件(jian)放在水(shui)(shui)(shui)凈化(hua)工作(zuo)臺的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)槽上，槽中(zhong)加水(shui)(shui)(shui)，水(shui)(shui)(shui)面距離被(bei)割(ge)工件(jian)約(yue)20mm，直至接觸(chu)被(bei)割(ge)工件(jian)。水(shui)(shui)(shui)再壓(ya)(ya)縮空氣(qi)等(deng)離子(zi)(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)時(shi)，從噴(pen)嘴內噴(pen)出的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)形成(cheng)一個(ge)錐狀(zhuang)水(shui)(shui)(shui)簾(lian)包圍在等(deng)離子(zi)(zi)(zi)弧(hu)周圍，從割(ge)槍出來的(de)(de)(de)(de)高速氣(qi)體與切(qie)(qie)割(ge)過程中(zhong)圖(tu)6-13 水(shui)(shui)(shui)凈化(hua)工作(zuo)臺產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)物微粒進入大(da)氣(qi)以前，就(jiu)隨水(shui)(shui)(shui)進入槽中(zhong)，全部沉入槽底，不(bu)會飛向周圍大(da)氣(qi)之中(zhong)。例如，切(qie)(qie)割(ge)厚為38mm的(de)(de)(de)(de)18-8型不(bu)銹鋼鋼板時(shi)，用(yong)一般等(deng)離子(zi)(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)時(shi)，每切(qie)(qie)割(ge)長(chang)(chang)度25mm的(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)口會產(chan)生(sheng)(sheng)10g微塵(chen)；而用(yong)水(shui)(shui)(shui)再壓(ya)(ya)縮空氣(qi)等(deng)離子(zi)(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)再配備水(shui)(shui)(shui)凈化(hua)工作(zuo)臺時(shi)，切(qie)(qie)割(ge)相同長(chang)(chang)度所產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)微粒煙塵(chen)只有(you)(you)0.11g。
由(you)于水(shui)和(he)氣體混(hun)合，還可以(yi)(yi)減(jian)少有害氣體二氧化(hua)氮。在(zai)使用(yong)水(shui)再壓縮空氣等(deng)(deng)離子弧切(qie)(qie)割機和(he)水(shui)凈化(hua)工(gong)(gong)作(zuo)臺時(shi)(shi)，如果把水(shui)加到最佳位(wei)(wei)置，可將進入周圍空氣中(zhong)的二氧化(hua)氮降(jiang)低(di)80％，同時(shi)(shi)還可以(yi)(yi)降(jiang)低(di)等(deng)(deng)離子弧切(qie)(qie)割時(shi)(shi)的噪聲。假若被割工(gong)(gong)件位(wei)(wei)于水(shui)下200mm左右進行切(qie)(qie)割時(shi)(shi)，利用(yong)水(shui)的特性，可以(yi)(yi)使切(qie)(qie)割噪聲降(jiang)低(di)15dB左右，并能吸收切(qie)(qie)割過程中(zhong)所形成(cheng)的強烈弧光(guang)、金屬(shu)粒子、灰塵、煙氣和(he)紫外線等(deng)(deng)，大大改善工(gong)(gong)作(zuo)環(huan)境衛生(sheng)，有利于操作(zuo)人(ren)員(yuan)身體健康。當然，此時(shi)(shi)由(you)于看不到切(qie)(qie)割線，只(zhi)能用(yong)機械切(qie)(qie)割，這也是等(deng)(deng)離子弧切(qie)(qie)割發展的方向。
