一、水再壓縮空氣等離子弧切割的特點
水再(zai)壓(ya)縮空氣(qi)(qi)等離(li)子弧切(qie)(qie)割原理如(ru)圖6-11所示。它除了從割槍中(zhong)噴出工作氣(qi)(qi)體外，還要伴(ban)隨有高速(su)(su)流(liu)動的(de)水束噴出，共同(tong)迅速(su)(su)地將(jiang)熔化(hua)金屬(shu)排出。高壓(ya)高速(su)(su)水流(liu)在割槍中(zhong)，一(yi)(yi)方(fang)面對(dui)噴嘴起冷卻作用，同(tong)時對(dui)電弧起到再(zai)壓(ya)縮作用，形(xing)成一(yi)(yi)個(ge)高度(du)壓(ya)縮的(de)、具有高能量密度(du)的(de)等離(li)子弧柱(zhu)，這個(ge)弧柱(zhu)直接(jie)沖向待切(qie)(qie)割工件。由于(yu)水噴射到切(qie)(qie)口(kou)兩(liang)邊(bian)的(de)金屬(shu)上，使(shi)(shi)切(qie)(qie)口(kou)兩(liang)邊(bian)避免(mian)過度(du)熔化(hua)，由于(yu)切(qie)(qie)口(kou)垂直，又減少了熱影響區。噴入切(qie)(qie)口(kou)內的(de)水一(yi)(yi)部(bu)分(fen)被等離(li)子弧的(de)高溫分(fen)解成氫和氧，它們與工作氣(qi)(qi)體共同(tong)組成切(qie)(qie)割氣(qi)(qi)體，使(shi)(shi)等離(li)子弧具有更高的(de)能量；另(ling)一(yi)(yi)部(bu)分(fen)未被電弧蒸發和分(fen)解的(de)水，對(dui)電弧有強烈的(de)冷卻作用，使(shi)(shi)等離(li)子電弧的(de)能量更為(wei)集中(zhong)，因而可(ke)增加切(qie)(qie)割速(su)(su)度(du)。
二(er)、對割槍的要求
高速水(shui)流進入(ru)噴嘴(zui)(zui)的方式有兩種(zhong)：一種(zhong)是(shi)高壓水(shui)流徑(jing)向(xiang)進入(ru)噴嘴(zui)(zui)孔道(dao)后再從(cong)割(ge)(ge)嘴(zui)(zui)中(zhong)心噴出(chu)；另(ling)一種(zhong)為軸向(xiang)進入(ru)，從(cong)噴嘴(zui)(zui)外圍環(huan)形水(shui)道(dao)進入(ru)，再從(cong)割(ge)(ge)槍(qiang)噴出(chu)。
軸向進(jin)水式割槍如圖6-12所示。電極采用(yong)直(zhi)徑為6mm鈰鎢極，磨成與內噴嘴一(yi)樣(yang)的角(jiao)度（30°），用銀基釬(han)料將電(dian)極25與電(dian)極嘴4釬(han)焊好，再焊到(dao)冷(leng)卻(que)套管9上，這些焊縫都(dou)不(bu)允(yun)許有滲漏現象(xiang)。冷(leng)卻(que)水(shui)由冷(leng)水(shui)管中流(liu)(liu)進，從(cong)內冷(leng)卻(que)水(shui)管11和冷(leng)卻(que)套管9的間隙(xi)中流(liu)(liu)出。這種冷(leng)卻(que)方式只要冷(leng)卻(que)水(shui)量足(zu)夠(gou)，電(dian)極工(gong)作數小時后表面仍呈白亮光(guang)澤，很少(shao)有燒損現象(xiang)。
水再壓(ya)縮空(kong)氣等(deng)離子切(qie)(qie)割(ge)槍比普通等(deng)離子切(qie)(qie)割(ge)槍增加了一(yi)個外(wai)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)，等(deng)于加長了等(deng)離子弧(hu)(hu)壓(ya)縮孔道，提高了對(dui)電弧(hu)(hu)的壓(ya)縮效應(ying)。外(wai)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)在(zai)切(qie)(qie)割(ge)過程中，噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)距離與被切(qie)(qie)割(ge)金(jin)(jin)屬(shu)較近，有(you)可能(neng)濺上金(jin)(jin)屬(shu)熔渣而產生雙弧(hu)(hu)。為了防止這種情(qing)況發生，在(zai)純銅嘴(zui)(zui)(zui)外(wai)邊噴(pen)(pen)涂一(yi)層(ceng)Al2O3的絕緣(yuan)層(ceng)（厚約0.2mm），如果(guo)采用(yong)陶瓷材料做成外(wai)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)(zui)則更為理想。
三(san)、切割工(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(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。
水再壓縮空氣(qi)等離子弧(hu)切(qie)割時，使用氮氣(qi)時的(de)流量要比用普(pu)通等離子弧(hu)切(qie)割時小一些(xie)。
在一(yi)定功率(lv)條件下(xia)，壓(ya)(ya)縮水流增(zeng)加，切口(kou)明顯變亮、變直，但水流量(liang)也有一(yi)個(ge)最佳值。水流量(liang)過大時，由于電弧壓(ya)(ya)縮過度(du)，帶走熱(re)量(liang)太多，造成電弧變短而不穩定，增(zeng)加了掛渣，甚至(zhi)切割不下(xia)來。一(yi)般壓(ya)(ya)縮水用量(liang)為0.5～1.5L／min，由自來水供給即可。
切割(ge)(ge)(ge)電流(liu)(liu)(liu)和(he)電壓(ya)對切割(ge)(ge)(ge)質(zhi)量(liang)有明顯的影響：當(dang)等離子弧(hu)切割(ge)(ge)(ge)功率(lv)(lv)提高時(shi)，切割(ge)(ge)(ge)速度(du)(du)和(he)切割(ge)(ge)(ge)厚度(du)(du)相對增加(jia)。事實證明，在(zai)能(neng)割(ge)(ge)(ge)透的前提下，用大(da)輸入功率(lv)(lv)高速切割(ge)(ge)(ge)與用小輸入功率(lv)(lv)低速切割(ge)(ge)(ge)相比，前者能(neng)得到(dao)更優質(zhi)的切口。在(zai)增加(jia)切割(ge)(ge)(ge)厚度(du)(du)時(shi)，若(ruo)僅增加(jia)切割(ge)(ge)(ge)電流(liu)(liu)(liu)，則弧(hu)柱變(bian)粗，易燒壞噴(pen)嘴；如果在(zai)增大(da)切割(ge)(ge)(ge)電流(liu)(liu)(liu)的同時(shi)增大(da)氣(qi)體和(he)壓(ya)縮水流(liu)(liu)(liu)量(liang)，則同時(shi)改變(bian)了電弧(hu)電壓(ya)，也就明顯地提高了切割(ge)(ge)(ge)能(neng)力，還能(neng)保持良(liang)好的切割(ge)(ge)(ge)質(zhi)量(liang)。
起割(ge)(ge)開始時，噴嘴(zui)與(yu)受割(ge)(ge)工件表面(mian)的距(ju)(ju)離一(yi)般應不(bu)小于6mm，但大于10mm時起弧困難。切割(ge)(ge)過程中，可以使噴嘴(zui)與(yu)受割(ge)(ge)工件表面(mian)距(ju)(ju)離發生變化，距(ju)(ju)離最遠可達20mm。
這時，電弧仍然穩定，且切口質量不變。
用(yong)水再壓縮空氣等離(li)子(zi)弧切割幾種金(jin)屬的典型參數，見(jian)表6-15。
注：1. 空載電(dian)壓(ya)一(yi)欄的(de)數(shu)據(ju)是(shi)電(dian)壓(ya)表指(zhi)示的(de)讀數(shu)，包含有回路(lu)保(bao)護系(xi)統中電(dian)容對電(dian)壓(ya)的(de)影(ying)響。
2. 噴嘴到(dao)工件的距離和(he)電極直(zhi)徑(jing)均(jun)為6mm。
3. 切口質量要求優(you)良。
四(si)、評價(jia)
1. 切(qie)口質量分析(xi)
對18-8型不(bu)銹鋼板(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(que)被割(ge)(ge)(ge)工件，使被割(ge)(ge)(ge)工件切口平整(zheng)，且割(ge)(ge)(ge)后工件熱變(bian)形(xing)小，切口寬(kuan)度(du)也比一般等離子弧切割(ge)(ge)(ge)口窄。
2. 對環境保護分析
一般等離子(zi)弧切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)時(shi)會(hui)產生(sheng)(sheng)大(da)量的(de)(de)(de)金(jin)屬蒸氣(qi)粉(fen)塵和(he)有(you)害(hai)氣(qi)體(ti)，吸入(ru)(ru)人體(ti)會(hui)影響操作(zuo)(zuo)者的(de)(de)(de)身體(ti)健康，即使采用抽風除塵裝置(zhi)，也不可能根治環境污染和(he)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)過程中(zhong)很大(da)的(de)(de)(de)噪聲(sheng)。若采用水(shui)(shui)(shui)凈(jing)化(hua)(hua)(hua)工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)，如(ru)圖6-13所示(shi)，可以解決這個問題。切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)時(shi)，將工(gong)件(jian)放在水(shui)(shui)(shui)凈(jing)化(hua)(hua)(hua)工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)槽上，槽中(zhong)加水(shui)(shui)(shui)，水(shui)(shui)(shui)面距離被割(ge)(ge)工(gong)件(jian)約20mm，直至接觸被割(ge)(ge)工(gong)件(jian)。水(shui)(shui)(shui)再壓縮空氣(qi)等離子(zi)弧切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)時(shi)，從(cong)噴(pen)(pen)嘴(zui)內噴(pen)(pen)出的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)形(xing)成一個錐(zhui)狀水(shui)(shui)(shui)簾(lian)包(bao)圍(wei)在等離子(zi)弧周圍(wei)，從(cong)割(ge)(ge)槍出來(lai)的(de)(de)(de)高(gao)速(su)氣(qi)體(ti)與切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)過程中(zhong)圖6-13 水(shui)(shui)(shui)凈(jing)化(hua)(hua)(hua)工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)微粒進入(ru)(ru)大(da)氣(qi)以前，就(jiu)隨(sui)水(shui)(shui)(shui)進入(ru)(ru)槽中(zhong)，全部沉(chen)入(ru)(ru)槽底，不會(hui)飛(fei)向(xiang)周圍(wei)大(da)氣(qi)之中(zhong)。例如(ru)，切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)厚為38mm的(de)(de)(de)18-8型不銹鋼鋼板時(shi)，用一般等離子(zi)弧切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)時(shi)，每切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)長(chang)度25mm的(de)(de)(de)切(qie)(qie)(qie)口會(hui)產生(sheng)(sheng)10g微塵；而用水(shui)(shui)(shui)再壓縮空氣(qi)等離子(zi)弧切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)再配備水(shui)(shui)(shui)凈(jing)化(hua)(hua)(hua)工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)時(shi)，切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)相同(tong)長(chang)度所產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)微粒煙(yan)塵只有(you)0.11g。
由于(yu)水(shui)(shui)和(he)氣(qi)體(ti)混合，還可(ke)以(yi)減少(shao)有(you)害氣(qi)體(ti)二氧(yang)化氮。在使(shi)用水(shui)(shui)再壓縮空氣(qi)等(deng)(deng)離(li)子弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)機和(he)水(shui)(shui)凈化工作臺時(shi)(shi)，如果(guo)把水(shui)(shui)加到最佳位(wei)(wei)置，可(ke)將進入周圍空氣(qi)中的(de)(de)二氧(yang)化氮降(jiang)低80％，同時(shi)(shi)還可(ke)以(yi)降(jiang)低等(deng)(deng)離(li)子弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)時(shi)(shi)的(de)(de)噪聲(sheng)。假(jia)若被割(ge)(ge)工件位(wei)(wei)于(yu)水(shui)(shui)下200mm左右進行切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)時(shi)(shi)，利(li)用水(shui)(shui)的(de)(de)特性，可(ke)以(yi)使(shi)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)噪聲(sheng)降(jiang)低15dB左右，并能(neng)吸收切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)過程中所形(xing)成的(de)(de)強(qiang)烈(lie)弧(hu)光(guang)、金屬粒子、灰塵、煙(yan)氣(qi)和(he)紫外線(xian)等(deng)(deng)，大大改(gai)善工作環(huan)境衛生(sheng)，有(you)利(li)于(yu)操作人(ren)員身(shen)體(ti)健康。當然，此時(shi)(shi)由于(yu)看不到切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)線(xian)，只能(neng)用機械切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)，這(zhe)也是(shi)等(deng)(deng)離(li)子弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)發(fa)展的(de)(de)方向。
