一、水再(zai)壓縮空氣等離子弧切割的特(te)點
水(shui)再(zai)壓縮空氣等離(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)切(qie)割(ge)原理如圖6-11所示。它除了從割(ge)槍中噴(pen)出(chu)工作氣體外，還要伴隨(sui)有(you)(you)高(gao)速(su)流動(dong)的(de)水(shui)束(shu)噴(pen)出(chu)，共(gong)同(tong)迅速(su)地將熔化金(jin)屬排出(chu)。高(gao)壓高(gao)速(su)水(shui)流在割(ge)槍中，一方面對噴(pen)嘴起冷卻作用，同(tong)時對電弧(hu)(hu)起到再(zai)壓縮作用，形成(cheng)一個高(gao)度壓縮的(de)、具有(you)(you)高(gao)能(neng)量密(mi)度的(de)等離(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)柱(zhu)，這(zhe)個弧(hu)(hu)柱(zhu)直(zhi)接沖向待切(qie)割(ge)工件(jian)。由于水(shui)噴(pen)射(she)到切(qie)口(kou)兩(liang)邊(bian)(bian)的(de)金(jin)屬上，使(shi)切(qie)口(kou)兩(liang)邊(bian)(bian)避(bi)免過度熔化，由于切(qie)口(kou)垂直(zhi)，又減(jian)少(shao)了熱影響區。噴(pen)入切(qie)口(kou)內的(de)水(shui)一部(bu)分(fen)被(bei)等離(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)的(de)高(gao)溫分(fen)解成(cheng)氫和氧，它們(men)與工作氣體共(gong)同(tong)組成(cheng)切(qie)割(ge)氣體，使(shi)等離(li)(li)子(zi)弧(hu)(hu)具有(you)(you)更高(gao)的(de)能(neng)量；另一部(bu)分(fen)未(wei)被(bei)電弧(hu)(hu)蒸發和分(fen)解的(de)水(shui)，對電弧(hu)(hu)有(you)(you)強烈的(de)冷卻作用，使(shi)等離(li)(li)子(zi)電弧(hu)(hu)的(de)能(neng)量更為集中，因而可增加切(qie)割(ge)速(su)度。
二、對(dui)割槍的(de)要求(qiu)
高(gao)速水(shui)流(liu)進(jin)(jin)入噴(pen)嘴(zui)的方式有兩(liang)種(zhong)：一種(zhong)是高(gao)壓水(shui)流(liu)徑向(xiang)進(jin)(jin)入噴(pen)嘴(zui)孔道(dao)后再從(cong)割嘴(zui)中心噴(pen)出；另(ling)一種(zhong)為軸向(xiang)進(jin)(jin)入，從(cong)噴(pen)嘴(zui)外圍環形水(shui)道(dao)進(jin)(jin)入，再從(cong)割槍(qiang)噴(pen)出。
軸向進水(shui)式割槍如圖6-12所示。電極采用直徑為(wei)6mm鈰鎢極(ji)(ji)，磨成(cheng)與內噴嘴一樣的角度(du)（30°），用(yong)銀基(ji)釬(han)料將電極(ji)(ji)25與電極(ji)(ji)嘴4釬(han)焊好，再焊到冷(leng)卻套管(guan)9上，這些(xie)焊縫都不允許有(you)滲漏現(xian)象(xiang)。冷(leng)卻水(shui)由(you)冷(leng)水(shui)管(guan)中(zhong)流(liu)進，從內冷(leng)卻水(shui)管(guan)11和冷(leng)卻套管(guan)9的間隙中(zhong)流(liu)出。這種冷(leng)卻方式只要冷(leng)卻水(shui)量足夠(gou)，電極(ji)(ji)工作數小時后表面仍呈(cheng)白亮光澤，很少有(you)燒損現(xian)象(xiang)。
水(shui)再壓縮空氣等離(li)子(zi)切(qie)割(ge)槍比(bi)普通等離(li)子(zi)切(qie)割(ge)槍增加了一(yi)個外(wai)噴(pen)嘴(zui)，等于加長了等離(li)子(zi)弧壓縮孔道，提(ti)高了對電弧的壓縮效應。外(wai)噴(pen)嘴(zui)在(zai)切(qie)割(ge)過程(cheng)中，噴(pen)嘴(zui)距離(li)與被切(qie)割(ge)金屬較近，有可能濺上金屬熔渣而產生雙弧。為(wei)了防止這種情況發生，在(zai)純銅(tong)嘴(zui)外(wai)邊噴(pen)涂一(yi)層Al2O3的絕緣層（厚約(yue)0.2mm），如果采(cai)用陶瓷(ci)材料(liao)做(zuo)成外(wai)噴(pen)嘴(zui)則(ze)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(ya)縮空(kong)氣等(deng)離子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切割時(shi)(shi)，使用氮氣時(shi)(shi)的(de)流量(liang)要比(bi)用普通(tong)等(deng)離子(zi)(zi)弧(hu)(hu)切割時(shi)(shi)小(xiao)一些。
在(zai)一(yi)定(ding)(ding)功率(lv)條(tiao)件(jian)下，壓縮(suo)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)增加(jia)，切口明顯變(bian)亮、變(bian)直，但水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)量也有一(yi)個(ge)最佳值。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)量過大時，由于電弧壓縮(suo)過度，帶(dai)走熱量太多，造成(cheng)電弧變(bian)短而不穩定(ding)(ding)，增加(jia)了(le)掛渣，甚至切割不下來。一(yi)般壓縮(suo)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)用量為(wei)0.5～1.5L／min，由自來水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)供給即(ji)可。
切(qie)(qie)割電(dian)流和電(dian)壓對切(qie)(qie)割質量有明(ming)(ming)顯的(de)影響：當等離子弧(hu)切(qie)(qie)割功(gong)率提高(gao)(gao)時(shi)(shi)，切(qie)(qie)割速(su)(su)(su)度和切(qie)(qie)割厚(hou)度相(xiang)對增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加。事實證明(ming)(ming)，在能(neng)(neng)(neng)割透的(de)前提下(xia)，用大輸(shu)入功(gong)率高(gao)(gao)速(su)(su)(su)切(qie)(qie)割與用小輸(shu)入功(gong)率低速(su)(su)(su)切(qie)(qie)割相(xiang)比(bi)，前者能(neng)(neng)(neng)得到(dao)更優質的(de)切(qie)(qie)口(kou)。在增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加切(qie)(qie)割厚(hou)度時(shi)(shi)，若僅增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加切(qie)(qie)割電(dian)流，則弧(hu)柱變粗，易燒壞噴(pen)嘴(zui)；如果在增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)大切(qie)(qie)割電(dian)流的(de)同時(shi)(shi)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)大氣體和壓縮水流量，則同時(shi)(shi)改變了電(dian)弧(hu)電(dian)壓，也就明(ming)(ming)顯地提高(gao)(gao)了切(qie)(qie)割能(neng)(neng)(neng)力(li)，還能(neng)(neng)(neng)保持(chi)良(liang)好的(de)切(qie)(qie)割質量。
起割(ge)開始時(shi)，噴嘴(zui)與受割(ge)工件(jian)表面的距離一般應不小于6mm，但(dan)大于10mm時(shi)起弧困(kun)難。切(qie)割(ge)過程中，可以(yi)使(shi)噴嘴(zui)與受割(ge)工件(jian)表面距離發生變化，距離最遠可達20mm。
這時(shi)，電弧仍然(ran)穩定，且切口質量不變。
用水再壓縮空(kong)氣等(deng)離子弧切割幾(ji)種金屬的典型參數，見表6-15。
注：1. 空(kong)載電壓一欄的(de)數據(ju)是電壓表(biao)指示的(de)讀數，包含(han)有回路保(bao)護系統(tong)中電容對電壓的(de)影響。
2. 噴嘴到工(gong)件(jian)的(de)距離(li)和電極直徑均(jun)為6mm。
3. 切口質量要求(qiu)優良。
四(si)、評(ping)價
1. 切口質量(liang)分析
對18-8型不銹(xiu)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(you)于水(shui)冷卻被(bei)割工件，使被(bei)割工件切口平整，且割后(hou)工件熱變形(xing)小，切口寬度也比一般等離子弧(hu)切割口窄。
2. 對環境保護分析
一(yi)般等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)時會產(chan)生(sheng)大(da)(da)(da)量(liang)的(de)金屬(shu)蒸(zheng)氣粉塵和(he)有害氣體，吸(xi)入(ru)人體會影(ying)響(xiang)操作(zuo)(zuo)(zuo)者(zhe)的(de)身體健(jian)康，即使采用抽風除(chu)塵裝置，也不(bu)可能根治環境污染和(he)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)過(guo)程(cheng)中很大(da)(da)(da)的(de)噪聲。若采用水(shui)(shui)(shui)凈(jing)化工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)臺，如圖(tu)6-13所示(shi)，可以解決這個(ge)問(wen)題。切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)時，將工(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)放(fang)在水(shui)(shui)(shui)凈(jing)化工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)臺的(de)水(shui)(shui)(shui)槽(cao)上(shang)，槽(cao)中加水(shui)(shui)(shui)，水(shui)(shui)(shui)面距離(li)被(bei)割(ge)工(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)約20mm，直至接觸被(bei)割(ge)工(gong)(gong)(gong)(gong)件(jian)。水(shui)(shui)(shui)再(zai)(zai)壓縮空氣等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)時，從噴嘴內噴出(chu)的(de)水(shui)(shui)(shui)形(xing)成一(yi)個(ge)錐狀(zhuang)水(shui)(shui)(shui)簾包圍在等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)周圍，從割(ge)槍(qiang)出(chu)來的(de)高速(su)氣體與切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)過(guo)程(cheng)中圖(tu)6-13 水(shui)(shui)(shui)凈(jing)化工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)臺產(chan)生(sheng)的(de)氧化物微(wei)粒(li)進入(ru)大(da)(da)(da)氣以前，就隨水(shui)(shui)(shui)進入(ru)槽(cao)中，全部沉入(ru)槽(cao)底，不(bu)會飛(fei)向周圍大(da)(da)(da)氣之(zhi)中。例如，切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)厚(hou)為(wei)38mm的(de)18-8型不(bu)銹鋼鋼板時，用一(yi)般等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)時，每(mei)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)長(chang)度25mm的(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)口會產(chan)生(sheng)10g微(wei)塵；而用水(shui)(shui)(shui)再(zai)(zai)壓縮空氣等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)再(zai)(zai)配備(bei)水(shui)(shui)(shui)凈(jing)化工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)臺時，切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)相(xiang)同(tong)長(chang)度所產(chan)生(sheng)的(de)微(wei)粒(li)煙塵只有0.11g。
由于水(shui)(shui)(shui)和(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)混合，還可(ke)(ke)以(yi)減少有害氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)二(er)氧化氮。在使用(yong)水(shui)(shui)(shui)再壓縮(suo)空氣(qi)(qi)(qi)等(deng)(deng)離(li)子弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)機和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)凈化工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺時(shi)(shi)，如果把水(shui)(shui)(shui)加到(dao)最佳位(wei)置，可(ke)(ke)將進入(ru)周圍空氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)二(er)氧化氮降低(di)80％，同時(shi)(shi)還可(ke)(ke)以(yi)降低(di)等(deng)(deng)離(li)子弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)(shi)的(de)噪聲。假若被割(ge)(ge)(ge)工(gong)(gong)件位(wei)于水(shui)(shui)(shui)下200mm左(zuo)右(you)(you)進行切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)(shi)，利用(yong)水(shui)(shui)(shui)的(de)特(te)性(xing)，可(ke)(ke)以(yi)使切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)噪聲降低(di)15dB左(zuo)右(you)(you)，并能吸收切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)過(guo)程中(zhong)所形(xing)成的(de)強烈弧光、金屬粒子、灰塵、煙氣(qi)(qi)(qi)和(he)(he)紫外(wai)線等(deng)(deng)，大(da)大(da)改善工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)環境衛生，有利于操作(zuo)(zuo)人員(yuan)身體(ti)(ti)健康。當然(ran)，此時(shi)(shi)由于看不到(dao)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)線，只能用(yong)機械切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)，這也是等(deng)(deng)離(li)子弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)發展(zhan)的(de)方向。
