一、水再(zai)壓縮空氣等離子弧(hu)切(qie)割的特(te)點(dian)
水再壓縮空氣(qi)等(deng)(deng)離子(zi)(zi)弧切(qie)(qie)割(ge)原(yuan)理如圖(tu)6-11所示。它除了(le)從割(ge)槍中噴(pen)出工作(zuo)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)外(wai)，還要伴(ban)隨有高速流動的水束噴(pen)出，共同(tong)(tong)迅(xun)速地將熔(rong)化金(jin)屬排(pai)出。高壓高速水流在割(ge)槍中，一方面對(dui)噴(pen)嘴起冷卻作(zuo)用(yong)，同(tong)(tong)時對(dui)電弧起到再壓縮作(zuo)用(yong)，形成(cheng)一個(ge)高度壓縮的、具有高能量密度的等(deng)(deng)離子(zi)(zi)弧柱(zhu)，這個(ge)弧柱(zhu)直接沖向待切(qie)(qie)割(ge)工件。由于水噴(pen)射到切(qie)(qie)口兩(liang)邊的金(jin)屬上，使(shi)切(qie)(qie)口兩(liang)邊避免過度熔(rong)化，由于切(qie)(qie)口垂直，又減(jian)少(shao)了(le)熱影(ying)響區。噴(pen)入切(qie)(qie)口內的水一部分被等(deng)(deng)離子(zi)(zi)弧的高溫分解成(cheng)氫(qing)和氧，它們與工作(zuo)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)共同(tong)(tong)組成(cheng)切(qie)(qie)割(ge)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)，使(shi)等(deng)(deng)離子(zi)(zi)弧具有更(geng)高的能量；另一部分未被電弧蒸發和分解的水，對(dui)電弧有強烈的冷卻作(zuo)用(yong)，使(shi)等(deng)(deng)離子(zi)(zi)電弧的能量更(geng)為集中，因(yin)而可(ke)增(zeng)加切(qie)(qie)割(ge)速度。
二、對割槍的(de)要求
高速水流(liu)進(jin)入(ru)噴(pen)嘴(zui)的(de)方式有兩(liang)種：一種是高壓(ya)水流(liu)徑向進(jin)入(ru)噴(pen)嘴(zui)孔道后再從(cong)割嘴(zui)中(zhong)心噴(pen)出(chu)；另一種為軸(zhou)向進(jin)入(ru)，從(cong)噴(pen)嘴(zui)外(wai)圍(wei)環形(xing)水道進(jin)入(ru)，再從(cong)割槍噴(pen)出(chu)。
軸向進水式割槍如圖6-12所示。電極(ji)采用直徑為6mm鈰鎢極，磨成與內噴(pen)嘴(zui)一樣的角度（30°），用銀基釬料(liao)將(jiang)電(dian)極25與電(dian)極嘴(zui)4釬焊好，再焊到冷(leng)卻(que)(que)套(tao)(tao)管9上，這些焊縫都不允(yun)許有(you)滲(shen)漏現象。冷(leng)卻(que)(que)水由冷(leng)水管中流進(jin)，從內冷(leng)卻(que)(que)水管11和冷(leng)卻(que)(que)套(tao)(tao)管9的間隙(xi)中流出(chu)。這種冷(leng)卻(que)(que)方式只(zhi)要冷(leng)卻(que)(que)水量足夠，電(dian)極工作數小時后表(biao)面仍呈白亮光澤，很少(shao)有(you)燒損現象。
水(shui)再壓縮(suo)空氣等離(li)(li)子(zi)切割槍(qiang)比普(pu)通等離(li)(li)子(zi)切割槍(qiang)增加了一個外(wai)噴(pen)嘴，等于加長(chang)了等離(li)(li)子(zi)弧壓縮(suo)孔道，提高(gao)了對電弧的壓縮(suo)效應。外(wai)噴(pen)嘴在(zai)切割過程中，噴(pen)嘴距離(li)(li)與被(bei)切割金屬(shu)(shu)較近，有可能(neng)濺上金屬(shu)(shu)熔渣而(er)產(chan)生雙弧。為了防止這種(zhong)情況發(fa)生，在(zai)純銅嘴外(wai)邊噴(pen)涂(tu)一層Al2O3的絕緣層（厚(hou)約0.2mm），如果采用陶瓷材料做成外(wai)噴(pen)嘴則更為理想。
三、切(qie)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(bu)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(shui)再壓縮(suo)空氣(qi)等離(li)子(zi)弧(hu)切(qie)割時，使用氮氣(qi)時的(de)流量要比用普通等離(li)子(zi)弧(hu)切(qie)割時小一些(xie)。
在一(yi)定功(gong)率(lv)條件(jian)下(xia)(xia)，壓縮(suo)水(shui)(shui)流增加，切(qie)口(kou)明(ming)顯變亮、變直，但水(shui)(shui)流量也有一(yi)個最佳(jia)值。水(shui)(shui)流量過(guo)大(da)時，由于電弧(hu)壓縮(suo)過(guo)度，帶走(zou)熱量太(tai)多(duo)，造成電弧(hu)變短而不穩定，增加了(le)掛(gua)渣，甚至(zhi)切(qie)割不下(xia)(xia)來(lai)。一(yi)般壓縮(suo)水(shui)(shui)用量為0.5～1.5L／min，由自來(lai)水(shui)(shui)供給即可(ke)。
切割(ge)(ge)電(dian)流和(he)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)對切割(ge)(ge)質量有(you)明顯的(de)影響：當(dang)等離(li)子弧切割(ge)(ge)功(gong)率(lv)提高時(shi)，切割(ge)(ge)速(su)(su)度(du)(du)和(he)切割(ge)(ge)厚(hou)度(du)(du)相(xiang)對增(zeng)加(jia)。事實(shi)證明，在能割(ge)(ge)透(tou)的(de)前(qian)提下，用大(da)輸入功(gong)率(lv)高速(su)(su)切割(ge)(ge)與用小(xiao)輸入功(gong)率(lv)低速(su)(su)切割(ge)(ge)相(xiang)比，前(qian)者能得到更(geng)優質的(de)切口(kou)。在增(zeng)加(jia)切割(ge)(ge)厚(hou)度(du)(du)時(shi)，若僅增(zeng)加(jia)切割(ge)(ge)電(dian)流，則弧柱(zhu)變(bian)粗，易燒壞噴嘴；如果在增(zeng)大(da)切割(ge)(ge)電(dian)流的(de)同(tong)時(shi)增(zeng)大(da)氣體(ti)和(he)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)水流量，則同(tong)時(shi)改變(bian)了(le)電(dian)弧電(dian)壓(ya)(ya)(ya)，也就明顯地(di)提高了(le)切割(ge)(ge)能力，還能保持(chi)良好的(de)切割(ge)(ge)質量。
起割(ge)開始(shi)時(shi)，噴(pen)嘴(zui)與(yu)受割(ge)工件(jian)表(biao)面(mian)(mian)的距(ju)離(li)一般應不小于6mm，但大于10mm時(shi)起弧困(kun)難(nan)。切割(ge)過程中，可以使(shi)噴(pen)嘴(zui)與(yu)受割(ge)工件(jian)表(biao)面(mian)(mian)距(ju)離(li)發生(sheng)變化，距(ju)離(li)最遠可達20mm。
這(zhe)時，電弧仍然穩定，且切口質量不變。
用水再壓縮空(kong)氣(qi)等離子弧切割幾種金屬的(de)典(dian)型參數，見表6-15。
注(zhu)：1. 空載(zai)電(dian)(dian)壓(ya)一欄的(de)數據是電(dian)(dian)壓(ya)表指示的(de)讀(du)數，包含(han)有回路保護系統中(zhong)電(dian)(dian)容對(dui)電(dian)(dian)壓(ya)的(de)影(ying)響。
2. 噴嘴到(dao)工件(jian)的距(ju)離和電(dian)極直徑均為6mm。
3. 切口質量要求優良。
四、評價
1. 切口質量分析
對18-8型不銹(xiu)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)(gong)件(jian)(jian)，使被割工(gong)(gong)件(jian)(jian)切口(kou)平整(zheng)，且割后工(gong)(gong)件(jian)(jian)熱變形小，切口(kou)寬度也比一般等離子(zi)弧切割口(kou)窄。
2. 對(dui)環境保護分析(xi)
一(yi)般(ban)等(deng)(deng)離子弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)(shi)會(hui)產(chan)生大(da)量的(de)金屬蒸氣(qi)粉塵(chen)和有害氣(qi)體(ti)，吸入(ru)人體(ti)會(hui)影響操(cao)作(zuo)者的(de)身體(ti)健康，即使采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)抽風除塵(chen)裝(zhuang)置，也不(bu)可能根治(zhi)環境污染和切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)過程中(zhong)(zhong)(zhong)很大(da)的(de)噪聲。若采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)凈化工作(zuo)臺(tai)(tai)(tai)，如(ru)(ru)圖(tu)6-13所示，可以解決這個問題。切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)(shi)，將工件(jian)放在水(shui)(shui)凈化工作(zuo)臺(tai)(tai)(tai)的(de)水(shui)(shui)槽上，槽中(zhong)(zhong)(zhong)加(jia)水(shui)(shui)，水(shui)(shui)面距離被(bei)(bei)割(ge)(ge)(ge)工件(jian)約20mm，直至接觸被(bei)(bei)割(ge)(ge)(ge)工件(jian)。水(shui)(shui)再壓縮空(kong)氣(qi)等(deng)(deng)離子弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)(shi)，從噴嘴內噴出(chu)的(de)水(shui)(shui)形成(cheng)一(yi)個錐狀水(shui)(shui)簾包圍在等(deng)(deng)離子弧(hu)周(zhou)(zhou)圍，從割(ge)(ge)(ge)槍出(chu)來的(de)高速氣(qi)體(ti)與切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)過程中(zhong)(zhong)(zhong)圖(tu)6-13 水(shui)(shui)凈化工作(zuo)臺(tai)(tai)(tai)產(chan)生的(de)氧(yang)化物微(wei)粒進入(ru)大(da)氣(qi)以前(qian)，就隨水(shui)(shui)進入(ru)槽中(zhong)(zhong)(zhong)，全部沉入(ru)槽底(di)，不(bu)會(hui)飛向周(zhou)(zhou)圍大(da)氣(qi)之中(zhong)(zhong)(zhong)。例如(ru)(ru)，切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)厚為38mm的(de)18-8型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鋼(gang)板時(shi)(shi)，用(yong)(yong)(yong)一(yi)般(ban)等(deng)(deng)離子弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)(shi)，每切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)長(chang)度(du)25mm的(de)切(qie)(qie)口會(hui)產(chan)生10g微(wei)塵(chen)；而(er)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)再壓縮空(kong)氣(qi)等(deng)(deng)離子弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)再配(pei)備(bei)水(shui)(shui)凈化工作(zuo)臺(tai)(tai)(tai)時(shi)(shi)，切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)相同長(chang)度(du)所產(chan)生的(de)微(wei)粒煙塵(chen)只有0.11g。
由于(yu)水(shui)(shui)和氣(qi)體(ti)混(hun)合，還(huan)可(ke)以(yi)減少有(you)害氣(qi)體(ti)二氧化(hua)氮。在(zai)使用(yong)水(shui)(shui)再壓縮空氣(qi)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)機和水(shui)(shui)凈化(hua)工作臺時(shi)，如果把水(shui)(shui)加到最佳位置，可(ke)將進(jin)入周圍空氣(qi)中(zhong)的(de)(de)二氧化(hua)氮降(jiang)低(di)(di)80％，同(tong)時(shi)還(huan)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)(di)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)時(shi)的(de)(de)噪聲。假若被割(ge)(ge)(ge)(ge)工件位于(yu)水(shui)(shui)下200mm左右(you)進(jin)行切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)時(shi)，利用(yong)水(shui)(shui)的(de)(de)特性，可(ke)以(yi)使切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)噪聲降(jiang)低(di)(di)15dB左右(you)，并能吸收切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)過程中(zhong)所形(xing)成的(de)(de)強烈弧(hu)(hu)光(guang)、金屬粒子(zi)(zi)、灰(hui)塵、煙氣(qi)和紫(zi)外線(xian)等(deng)(deng)，大(da)大(da)改善工作環境衛(wei)生，有(you)利于(yu)操作人員(yuan)身體(ti)健康。當然，此時(shi)由于(yu)看不到切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)線(xian)，只能用(yong)機械(xie)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)，這也是等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)發(fa)展(zhan)的(de)(de)方向。
