一、水(shui)再(zai)壓縮空氣等(deng)離(li)子弧(hu)切割的特點
水再(zai)壓(ya)縮空氣(qi)(qi)等(deng)(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)切(qie)(qie)(qie)割原理如圖6-11所示。它(ta)除了(le)從割槍中噴(pen)(pen)出工(gong)作氣(qi)(qi)體(ti)(ti)外，還要(yao)伴(ban)隨(sui)有高速流(liu)動(dong)的(de)(de)水束噴(pen)(pen)出，共(gong)同(tong)迅(xun)速地將熔化金屬排出。高壓(ya)高速水流(liu)在(zai)割槍中，一(yi)(yi)方面對(dui)噴(pen)(pen)嘴起冷卻(que)作用(yong)，同(tong)時對(dui)電(dian)弧(hu)(hu)起到(dao)再(zai)壓(ya)縮作用(yong)，形成一(yi)(yi)個高度壓(ya)縮的(de)(de)、具有高能量密度的(de)(de)等(deng)(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)柱，這個弧(hu)(hu)柱直接沖(chong)向(xiang)待切(qie)(qie)(qie)割工(gong)件。由于(yu)水噴(pen)(pen)射(she)到(dao)切(qie)(qie)(qie)口兩邊的(de)(de)金屬上，使切(qie)(qie)(qie)口兩邊避免過度熔化，由于(yu)切(qie)(qie)(qie)口垂(chui)直，又減少了(le)熱影(ying)響區(qu)。噴(pen)(pen)入切(qie)(qie)(qie)口內的(de)(de)水一(yi)(yi)部(bu)分被等(deng)(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)的(de)(de)高溫分解成氫(qing)和氧，它(ta)們與工(gong)作氣(qi)(qi)體(ti)(ti)共(gong)同(tong)組成切(qie)(qie)(qie)割氣(qi)(qi)體(ti)(ti)，使等(deng)(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)具有更(geng)高的(de)(de)能量；另(ling)一(yi)(yi)部(bu)分未(wei)被電(dian)弧(hu)(hu)蒸發和分解的(de)(de)水，對(dui)電(dian)弧(hu)(hu)有強(qiang)烈的(de)(de)冷卻(que)作用(yong)，使等(deng)(deng)離(li)子(zi)電(dian)弧(hu)(hu)的(de)(de)能量更(geng)為集(ji)中，因(yin)而可增加切(qie)(qie)(qie)割速度。
二、對割槍的要求(qiu)
高速水流(liu)進入(ru)噴(pen)嘴(zui)的(de)方式有兩種：一(yi)種是(shi)高壓水流(liu)徑向進入(ru)噴(pen)嘴(zui)孔道后(hou)再(zai)從割(ge)嘴(zui)中(zhong)心噴(pen)出(chu)；另一(yi)種為軸向進入(ru)，從噴(pen)嘴(zui)外圍環(huan)形水道進入(ru)，再(zai)從割(ge)槍(qiang)噴(pen)出(chu)。
軸(zhou)向進水式割槍如圖(tu)6-12所示。電(dian)極(ji)采(cai)用直(zhi)徑為6mm鈰(shi)鎢極，磨成與內噴嘴(zui)一(yi)樣(yang)的角度（30°），用銀基釬料將電(dian)極25與電(dian)極嘴(zui)4釬焊(han)好，再(zai)焊(han)到冷卻(que)(que)套(tao)管(guan)9上，這(zhe)些焊(han)縫都不允許有滲漏現象。冷卻(que)(que)水由(you)冷水管(guan)中流進，從內冷卻(que)(que)水管(guan)11和冷卻(que)(que)套(tao)管(guan)9的間隙中流出(chu)。這(zhe)種冷卻(que)(que)方式只(zhi)要冷卻(que)(que)水量足夠(gou)，電(dian)極工(gong)作數(shu)小時后(hou)表面仍(reng)呈白亮光澤(ze)，很(hen)少有燒(shao)損現象。
水再壓縮(suo)空氣等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)子切(qie)割槍(qiang)比普通等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)子切(qie)割槍(qiang)增加(jia)了(le)一個外噴(pen)(pen)嘴，等(deng)(deng)(deng)(deng)于加(jia)長了(le)等(deng)(deng)(deng)(deng)離(li)子弧壓縮(suo)孔道，提高了(le)對電弧的壓縮(suo)效應。外噴(pen)(pen)嘴在切(qie)割過程中，噴(pen)(pen)嘴距(ju)離(li)與(yu)被(bei)切(qie)割金(jin)屬較近，有可能濺上金(jin)屬熔(rong)渣而產生(sheng)雙弧。為(wei)了(le)防止這(zhe)種(zhong)情況發(fa)生(sheng)，在純銅嘴外邊噴(pen)(pen)涂一層Al2O3的絕緣層（厚約0.2mm），如果采(cai)用陶瓷材料做成外噴(pen)(pen)嘴則更為(wei)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。
水再壓縮空氣等離子(zi)弧切割(ge)時(shi)，使用氮氣時(shi)的流(liu)量要(yao)比用普通等離子(zi)弧切割(ge)時(shi)小一些。
在一(yi)定功率(lv)條件下，壓(ya)縮水流增加(jia)，切口明顯變(bian)亮、變(bian)直，但(dan)水流量也有一(yi)個最佳值。水流量過(guo)大時，由于電(dian)(dian)弧(hu)(hu)壓(ya)縮過(guo)度，帶走熱量太多，造成電(dian)(dian)弧(hu)(hu)變(bian)短(duan)而不穩定，增加(jia)了(le)掛渣(zha)，甚至切割不下來。一(yi)般壓(ya)縮水用量為0.5～1.5L／min，由自(zi)來水供給即可。
切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)電(dian)(dian)流和(he)電(dian)(dian)壓對(dui)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)質量有明(ming)顯的(de)影響：當等離子弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)功(gong)率(lv)提高時(shi)，切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)速(su)(su)度(du)和(he)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)厚(hou)(hou)度(du)相(xiang)對(dui)增(zeng)加。事實證明(ming)，在(zai)能(neng)(neng)割(ge)(ge)(ge)透(tou)的(de)前提下，用大輸入功(gong)率(lv)高速(su)(su)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)與用小(xiao)輸入功(gong)率(lv)低速(su)(su)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)相(xiang)比，前者能(neng)(neng)得到更(geng)優質的(de)切(qie)(qie)口。在(zai)增(zeng)加切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)厚(hou)(hou)度(du)時(shi)，若僅增(zeng)加切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)電(dian)(dian)流，則弧柱變(bian)粗，易燒壞噴嘴；如果(guo)在(zai)增(zeng)大切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)電(dian)(dian)流的(de)同時(shi)增(zeng)大氣(qi)體和(he)壓縮(suo)水流量，則同時(shi)改變(bian)了電(dian)(dian)弧電(dian)(dian)壓，也(ye)就(jiu)明(ming)顯地提高了切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)能(neng)(neng)力，還能(neng)(neng)保持良(liang)好的(de)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)質量。
起割開始(shi)時，噴嘴與(yu)受割工(gong)件表面(mian)的距(ju)離一般應不小于6mm，但(dan)大于10mm時起弧困難。切割過程中，可以使噴嘴與(yu)受割工(gong)件表面(mian)距(ju)離發生變化，距(ju)離最遠可達20mm。
這時，電弧仍然穩(wen)定(ding)，且切(qie)口質量不變。
用水再(zai)壓縮空(kong)氣等離子弧(hu)切(qie)割幾種金屬的(de)典型(xing)參數，見表6-15。
注(zhu)：1. 空載電壓一欄的(de)數(shu)據是電壓表指示的(de)讀(du)數(shu)，包含有回(hui)路保(bao)護系統中電容對電壓的(de)影(ying)響。
2. 噴嘴(zui)到(dao)工件的距離(li)和電極直徑均(jun)為6mm。
3. 切口質量要求優良(liang)。
四、評價(jia)
1. 切(qie)口質量分析
對18-8型不銹鋼板(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(leng)卻被割工件(jian)，使(shi)被割工件(jian)切口(kou)平整，且(qie)割后工件(jian)熱(re)變形(xing)小(xiao)，切口(kou)寬度也比一般等離子(zi)弧切割口(kou)窄。
2. 對環境保護分析(xi)
一(yi)般等離(li)子(zi)弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時會產生(sheng)大(da)量的(de)(de)金屬蒸氣(qi)粉(fen)塵和有害氣(qi)體，吸入人體會影響操作(zuo)者的(de)(de)身體健康，即使采用(yong)抽風除塵裝置(zhi)，也(ye)不(bu)(bu)可能根治環境(jing)污染和切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)過(guo)程(cheng)中很(hen)大(da)的(de)(de)噪聲(sheng)。若(ruo)采用(yong)水(shui)(shui)(shui)凈(jing)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)，如(ru)圖6-13所示，可以(yi)解決這個問(wen)題。切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時，將(jiang)工(gong)(gong)(gong)(gong)件放(fang)在水(shui)(shui)(shui)凈(jing)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)槽(cao)上，槽(cao)中加水(shui)(shui)(shui)，水(shui)(shui)(shui)面距離(li)被(bei)割(ge)(ge)(ge)工(gong)(gong)(gong)(gong)件約20mm，直(zhi)至接觸被(bei)割(ge)(ge)(ge)工(gong)(gong)(gong)(gong)件。水(shui)(shui)(shui)再壓(ya)縮空氣(qi)等離(li)子(zi)弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時，從噴(pen)嘴內噴(pen)出的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)形成(cheng)一(yi)個錐狀水(shui)(shui)(shui)簾包圍(wei)在等離(li)子(zi)弧(hu)周(zhou)圍(wei)，從割(ge)(ge)(ge)槍出來的(de)(de)高速氣(qi)體與切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)過(guo)程(cheng)中圖6-13 水(shui)(shui)(shui)凈(jing)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)產生(sheng)的(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物微(wei)粒進(jin)入大(da)氣(qi)以(yi)前，就隨水(shui)(shui)(shui)進(jin)入槽(cao)中，全(quan)部(bu)沉入槽(cao)底(di)，不(bu)(bu)會飛(fei)向周(zhou)圍(wei)大(da)氣(qi)之中。例如(ru)，切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)厚為38mm的(de)(de)18-8型(xing)不(bu)(bu)銹鋼鋼板時，用(yong)一(yi)般等離(li)子(zi)弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時，每切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)長度25mm的(de)(de)切(qie)(qie)(qie)口會產生(sheng)10g微(wei)塵；而用(yong)水(shui)(shui)(shui)再壓(ya)縮空氣(qi)等離(li)子(zi)弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)再配備水(shui)(shui)(shui)凈(jing)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)時，切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)相同(tong)長度所產生(sheng)的(de)(de)微(wei)粒煙塵只有0.11g。
由于(yu)水(shui)(shui)(shui)和氣(qi)(qi)體(ti)混(hun)合，還可以減少有(you)害氣(qi)(qi)體(ti)二(er)氧化(hua)氮。在使用水(shui)(shui)(shui)再壓縮空(kong)氣(qi)(qi)等離(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)機和水(shui)(shui)(shui)凈化(hua)工(gong)(gong)作臺(tai)時，如果把水(shui)(shui)(shui)加到(dao)最佳位(wei)置，可將進(jin)入周圍空(kong)氣(qi)(qi)中的二(er)氧化(hua)氮降(jiang)低80％，同(tong)時還可以降(jiang)低等離(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)時的噪(zao)聲。假(jia)若被割(ge)(ge)工(gong)(gong)件位(wei)于(yu)水(shui)(shui)(shui)下(xia)200mm左(zuo)右進(jin)行切(qie)(qie)割(ge)(ge)時，利(li)用水(shui)(shui)(shui)的特性，可以使切(qie)(qie)割(ge)(ge)噪(zao)聲降(jiang)低15dB左(zuo)右，并能吸收(shou)切(qie)(qie)割(ge)(ge)過程中所(suo)形(xing)成的強烈弧(hu)光、金屬粒子(zi)(zi)、灰塵、煙氣(qi)(qi)和紫外線(xian)等，大大改善工(gong)(gong)作環境衛生，有(you)利(li)于(yu)操作人員身(shen)體(ti)健康。當然，此時由于(yu)看不到(dao)切(qie)(qie)割(ge)(ge)線(xian)，只能用機械切(qie)(qie)割(ge)(ge)，這也(ye)是等離(li)子(zi)(zi)弧(hu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)發展的方向。
