一、水再(zai)壓縮(suo)空氣等離(li)子(zi)弧切割的(de)特點
水(shui)(shui)再壓(ya)縮空氣(qi)等(deng)(deng)離子(zi)弧(hu)(hu)(hu)切割(ge)原理如圖(tu)6-11所示。它(ta)除了(le)從(cong)割(ge)槍中噴出(chu)工作(zuo)氣(qi)體外，還要伴隨有(you)高(gao)速(su)流(liu)動的(de)水(shui)(shui)束噴出(chu)，共同迅速(su)地將熔(rong)化金屬排出(chu)。高(gao)壓(ya)高(gao)速(su)水(shui)(shui)流(liu)在割(ge)槍中，一(yi)(yi)方面對噴嘴起冷卻作(zuo)用(yong)，同時對電弧(hu)(hu)(hu)起到再壓(ya)縮作(zuo)用(yong)，形(xing)成一(yi)(yi)個高(gao)度壓(ya)縮的(de)、具有(you)高(gao)能(neng)量密度的(de)等(deng)(deng)離子(zi)弧(hu)(hu)(hu)柱(zhu)，這個弧(hu)(hu)(hu)柱(zhu)直接沖向待切割(ge)工件(jian)。由于(yu)水(shui)(shui)噴射到切口兩(liang)邊的(de)金屬上(shang)，使切口兩(liang)邊避(bi)免過(guo)度熔(rong)化，由于(yu)切口垂直，又減(jian)少了(le)熱影響區。噴入切口內的(de)水(shui)(shui)一(yi)(yi)部分被(bei)等(deng)(deng)離子(zi)弧(hu)(hu)(hu)的(de)高(gao)溫分解成氫和氧，它(ta)們與工作(zuo)氣(qi)體共同組成切割(ge)氣(qi)體，使等(deng)(deng)離子(zi)弧(hu)(hu)(hu)具有(you)更(geng)(geng)高(gao)的(de)能(neng)量；另(ling)一(yi)(yi)部分未被(bei)電弧(hu)(hu)(hu)蒸發(fa)和分解的(de)水(shui)(shui)，對電弧(hu)(hu)(hu)有(you)強(qiang)烈的(de)冷卻作(zuo)用(yong)，使等(deng)(deng)離子(zi)電弧(hu)(hu)(hu)的(de)能(neng)量更(geng)(geng)為集(ji)中，因而可(ke)增加切割(ge)速(su)度。
二、對割槍的要求
高速水流(liu)進(jin)入(ru)噴(pen)(pen)嘴(zui)的方式有兩(liang)種(zhong)：一(yi)種(zhong)是高壓(ya)水流(liu)徑向(xiang)(xiang)進(jin)入(ru)噴(pen)(pen)嘴(zui)孔道(dao)(dao)后再(zai)從(cong)割嘴(zui)中心噴(pen)(pen)出(chu)(chu)；另一(yi)種(zhong)為軸(zhou)向(xiang)(xiang)進(jin)入(ru)，從(cong)噴(pen)(pen)嘴(zui)外圍環形水道(dao)(dao)進(jin)入(ru)，再(zai)從(cong)割槍噴(pen)(pen)出(chu)(chu)。
軸向進(jin)水式割槍(qiang)如圖6-12所(suo)示(shi)。電極采用(yong)直(zhi)徑為(wei)6mm鈰鎢(wu)極(ji)(ji)，磨成與內(nei)噴嘴一樣(yang)的角(jiao)度（30°），用(yong)銀基釬料將電(dian)極(ji)(ji)25與電(dian)極(ji)(ji)嘴4釬焊(han)好，再(zai)焊(han)到冷(leng)(leng)(leng)卻套(tao)(tao)管9上，這些焊(han)縫都不允許有滲(shen)漏現象。冷(leng)(leng)(leng)卻水由冷(leng)(leng)(leng)水管中(zhong)流進(jin)，從內(nei)冷(leng)(leng)(leng)卻水管11和冷(leng)(leng)(leng)卻套(tao)(tao)管9的間隙中(zhong)流出。這種冷(leng)(leng)(leng)卻方式只(zhi)要(yao)冷(leng)(leng)(leng)卻水量足夠，電(dian)極(ji)(ji)工作數小時后表面仍呈白(bai)亮光(guang)澤，很少有燒損現象。
水再(zai)壓(ya)縮(suo)空氣等(deng)(deng)離子切割槍比普通等(deng)(deng)離子切割槍增加了(le)一(yi)個外(wai)(wai)(wai)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)，等(deng)(deng)于加長了(le)等(deng)(deng)離子弧(hu)(hu)壓(ya)縮(suo)孔(kong)道，提高(gao)了(le)對(dui)電弧(hu)(hu)的(de)壓(ya)縮(suo)效應。外(wai)(wai)(wai)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)在(zai)切割過程中，噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)距離與被(bei)切割金(jin)屬較(jiao)近(jin)，有可能濺上金(jin)屬熔渣而產生(sheng)雙弧(hu)(hu)。為了(le)防止這種情況發生(sheng)，在(zai)純銅嘴(zui)(zui)外(wai)(wai)(wai)邊噴(pen)(pen)涂(tu)一(yi)層Al2O3的(de)絕(jue)緣層（厚約0.2mm），如(ru)果(guo)采用陶瓷材料做成(cheng)外(wai)(wai)(wai)噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)則更為理(li)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(zai)壓(ya)縮空氣等離子(zi)弧切(qie)割(ge)時(shi)，使用氮氣時(shi)的流量要比(bi)用普(pu)通等離子(zi)弧切(qie)割(ge)時(shi)小(xiao)一(yi)些。
在一定(ding)功率條件下，壓(ya)縮(suo)水流(liu)(liu)增加(jia)，切口明(ming)顯變(bian)亮、變(bian)直，但水流(liu)(liu)量也有一個最佳值。水流(liu)(liu)量過大時(shi)，由于(yu)電弧(hu)壓(ya)縮(suo)過度，帶(dai)走熱量太(tai)多，造成電弧(hu)變(bian)短(duan)而不穩定(ding)，增加(jia)了掛渣，甚(shen)至切割不下來(lai)。一般壓(ya)縮(suo)水用量為0.5～1.5L／min，由自來(lai)水供給即可。
切(qie)割(ge)電流(liu)和(he)電壓(ya)對切(qie)割(ge)質量(liang)有明(ming)顯的(de)影響：當等(deng)離子弧(hu)切(qie)割(ge)功率提高時，切(qie)割(ge)速度(du)(du)和(he)切(qie)割(ge)厚(hou)度(du)(du)相對增加。事(shi)實(shi)證明(ming)，在(zai)能割(ge)透的(de)前提下(xia)，用大輸(shu)入(ru)功率高速切(qie)割(ge)與用小輸(shu)入(ru)功率低速切(qie)割(ge)相比(bi)，前者能得(de)到(dao)更優質的(de)切(qie)口。在(zai)增加切(qie)割(ge)厚(hou)度(du)(du)時，若僅(jin)增加切(qie)割(ge)電流(liu)，則(ze)弧(hu)柱(zhu)變(bian)(bian)粗，易(yi)燒壞噴嘴；如果在(zai)增大切(qie)割(ge)電流(liu)的(de)同時增大氣體(ti)和(he)壓(ya)縮水流(liu)量(liang)，則(ze)同時改變(bian)(bian)了(le)電弧(hu)電壓(ya)，也就明(ming)顯地提高了(le)切(qie)割(ge)能力，還(huan)能保持良好(hao)的(de)切(qie)割(ge)質量(liang)。
起割開始(shi)時，噴嘴(zui)與(yu)受割工件(jian)(jian)表面的距離(li)(li)一般應不(bu)小于(yu)6mm，但大于(yu)10mm時起弧困(kun)難。切(qie)割過程中，可(ke)以使噴嘴(zui)與(yu)受割工件(jian)(jian)表面距離(li)(li)發生(sheng)變化，距離(li)(li)最遠可(ke)達(da)20mm。
這時(shi)，電弧仍(reng)然穩定，且切(qie)口(kou)質量不變。
用水再壓縮空氣等離(li)子(zi)弧切(qie)割幾種金屬的典型(xing)參(can)數(shu)，見表6-15。
注(zhu)：1. 空載電(dian)壓一欄的數據是電(dian)壓表指示的讀數，包含有回(hui)路保護系統中電(dian)容對電(dian)壓的影響。
2. 噴嘴到工件(jian)的距(ju)離和電極(ji)直(zhi)徑均(jun)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(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。
由于水冷卻被(bei)割(ge)(ge)工(gong)(gong)件，使被(bei)割(ge)(ge)工(gong)(gong)件切口(kou)平(ping)整，且(qie)割(ge)(ge)后工(gong)(gong)件熱變形小，切口(kou)寬度(du)也(ye)比一般等離子弧切割(ge)(ge)口(kou)窄(zhai)。
2. 對環境(jing)保護分析
一般等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)大量的(de)(de)金屬蒸氣(qi)粉塵(chen)和有(you)害氣(qi)體(ti)(ti)，吸(xi)入(ru)人體(ti)(ti)會(hui)影(ying)響操作(zuo)(zuo)者的(de)(de)身體(ti)(ti)健康，即使采用(yong)抽風除(chu)塵(chen)裝(zhuang)置，也(ye)不可能根(gen)治(zhi)環境污染和切(qie)(qie)割(ge)(ge)過程中(zhong)(zhong)(zhong)很大的(de)(de)噪聲。若采用(yong)水(shui)凈化(hua)(hua)(hua)工(gong)作(zuo)(zuo)臺，如圖(tu)6-13所示，可以解決這(zhe)個問(wen)題。切(qie)(qie)割(ge)(ge)時(shi)，將工(gong)件(jian)(jian)(jian)放在水(shui)凈化(hua)(hua)(hua)工(gong)作(zuo)(zuo)臺的(de)(de)水(shui)槽(cao)上，槽(cao)中(zhong)(zhong)(zhong)加(jia)水(shui)，水(shui)面距(ju)離(li)(li)被(bei)割(ge)(ge)工(gong)件(jian)(jian)(jian)約20mm，直(zhi)至接觸被(bei)割(ge)(ge)工(gong)件(jian)(jian)(jian)。水(shui)再(zai)(zai)壓縮空氣(qi)等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)時(shi)，從(cong)噴嘴(zui)內(nei)噴出(chu)的(de)(de)水(shui)形成一個錐狀(zhuang)水(shui)簾包(bao)圍在等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)弧(hu)周(zhou)圍，從(cong)割(ge)(ge)槍出(chu)來(lai)的(de)(de)高(gao)速(su)氣(qi)體(ti)(ti)與切(qie)(qie)割(ge)(ge)過程中(zhong)(zhong)(zhong)圖(tu)6-13 水(shui)凈化(hua)(hua)(hua)工(gong)作(zuo)(zuo)臺產(chan)生(sheng)的(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)物微粒(li)進(jin)入(ru)大氣(qi)以前(qian)，就隨水(shui)進(jin)入(ru)槽(cao)中(zhong)(zhong)(zhong)，全部(bu)沉入(ru)槽(cao)底，不會(hui)飛向周(zhou)圍大氣(qi)之中(zhong)(zhong)(zhong)。例如，切(qie)(qie)割(ge)(ge)厚為(wei)38mm的(de)(de)18-8型(xing)不銹鋼(gang)鋼(gang)板時(shi)，用(yong)一般等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)時(shi)，每(mei)切(qie)(qie)割(ge)(ge)長(chang)度(du)25mm的(de)(de)切(qie)(qie)口會(hui)產(chan)生(sheng)10g微塵(chen)；而(er)用(yong)水(shui)再(zai)(zai)壓縮空氣(qi)等(deng)(deng)離(li)(li)子(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)再(zai)(zai)配(pei)備水(shui)凈化(hua)(hua)(hua)工(gong)作(zuo)(zuo)臺時(shi)，切(qie)(qie)割(ge)(ge)相同長(chang)度(du)所產(chan)生(sheng)的(de)(de)微粒(li)煙塵(chen)只有(you)0.11g。
由于水(shui)和氣(qi)體(ti)混合，還可(ke)以減少(shao)有(you)害氣(qi)體(ti)二氧化(hua)氮。在使用水(shui)再壓縮空(kong)氣(qi)等離子弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)機和水(shui)凈化(hua)工(gong)作臺時(shi)，如果(guo)把水(shui)加(jia)到最(zui)佳位(wei)置，可(ke)將(jiang)進(jin)入周圍空(kong)氣(qi)中的(de)二氧化(hua)氮降低80％，同時(shi)還可(ke)以降低等離子弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)的(de)噪聲。假(jia)若被割(ge)(ge)(ge)工(gong)件位(wei)于水(shui)下200mm左右進(jin)行切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)，利(li)用水(shui)的(de)特(te)性，可(ke)以使切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)噪聲降低15dB左右，并能(neng)吸收切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)過程中所形成的(de)強(qiang)烈弧光、金(jin)屬粒子、灰塵、煙氣(qi)和紫(zi)外線等，大大改善工(gong)作環境衛生，有(you)利(li)于操(cao)作人員身(shen)體(ti)健(jian)康(kang)。當然，此時(shi)由于看不(bu)到切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)線，只能(neng)用機械(xie)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)，這也是等離子弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)發展的(de)方(fang)向。
