一(yi)、水再壓縮空氣等離(li)子弧切割的特點
水(shui)(shui)(shui)再壓(ya)縮(suo)空氣等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)切(qie)割(ge)原理如圖6-11所示。它除了從割(ge)槍中(zhong)(zhong)噴(pen)出(chu)工(gong)作氣體(ti)外(wai)，還要伴(ban)隨有(you)高(gao)速(su)(su)流動的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)束噴(pen)出(chu)，共同迅速(su)(su)地將熔化(hua)金(jin)屬(shu)排出(chu)。高(gao)壓(ya)高(gao)速(su)(su)水(shui)(shui)(shui)流在割(ge)槍中(zhong)(zhong)，一(yi)方面對(dui)噴(pen)嘴起(qi)冷卻(que)作用，同時對(dui)電(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)起(qi)到(dao)(dao)再壓(ya)縮(suo)作用，形(xing)成一(yi)個高(gao)度(du)壓(ya)縮(suo)的(de)(de)(de)(de)(de)、具(ju)(ju)有(you)高(gao)能量密度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)柱，這(zhe)個弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)柱直接沖向待切(qie)割(ge)工(gong)件。由于(yu)水(shui)(shui)(shui)噴(pen)射到(dao)(dao)切(qie)口(kou)兩(liang)邊的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)上，使切(qie)口(kou)兩(liang)邊避免過度(du)熔化(hua)，由于(yu)切(qie)口(kou)垂直，又減少了熱(re)影響區(qu)。噴(pen)入(ru)切(qie)口(kou)內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)一(yi)部分(fen)被等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫分(fen)解(jie)成氫和氧，它們與工(gong)作氣體(ti)共同組成切(qie)割(ge)氣體(ti)，使等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)具(ju)(ju)有(you)更高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)能量；另一(yi)部分(fen)未被電(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)蒸發和分(fen)解(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)，對(dui)電(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)有(you)強烈的(de)(de)(de)(de)(de)冷卻(que)作用，使等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)電(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)能量更為集中(zhong)(zhong)，因(yin)而可增加切(qie)割(ge)速(su)(su)度(du)。
二、對(dui)割槍(qiang)的要求
高(gao)速(su)水(shui)流(liu)進入噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)的方式有兩種(zhong)：一種(zhong)是(shi)高(gao)壓水(shui)流(liu)徑向進入噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)孔道后再(zai)從割(ge)嘴(zui)(zui)中心噴(pen)(pen)出；另一種(zhong)為軸向進入，從噴(pen)(pen)嘴(zui)(zui)外圍(wei)環(huan)形水(shui)道進入，再(zai)從割(ge)槍噴(pen)(pen)出。
軸向進水式割(ge)槍如圖6-12所示(shi)。電極采用直徑為6mm鈰鎢極(ji)，磨成與內噴嘴一樣的角度（30°），用銀基釬(han)料(liao)將電極(ji)25與電極(ji)嘴4釬(han)焊好，再(zai)焊到冷(leng)(leng)卻(que)套管(guan)(guan)9上，這(zhe)(zhe)些焊縫都不允許有(you)滲漏現象(xiang)。冷(leng)(leng)卻(que)水(shui)由冷(leng)(leng)水(shui)管(guan)(guan)中(zhong)流進，從內冷(leng)(leng)卻(que)水(shui)管(guan)(guan)11和(he)冷(leng)(leng)卻(que)套管(guan)(guan)9的間隙(xi)中(zhong)流出。這(zhe)(zhe)種冷(leng)(leng)卻(que)方(fang)式只要冷(leng)(leng)卻(que)水(shui)量足(zu)夠，電極(ji)工作數(shu)小時后(hou)表(biao)面(mian)仍呈(cheng)白亮(liang)光(guang)澤，很少有(you)燒(shao)損現象(xiang)。
水再壓縮空氣(qi)等(deng)(deng)離子(zi)切(qie)割槍(qiang)比(bi)普通等(deng)(deng)離子(zi)切(qie)割槍(qiang)增加(jia)(jia)了(le)一個外(wai)(wai)噴(pen)嘴，等(deng)(deng)于(yu)加(jia)(jia)長(chang)了(le)等(deng)(deng)離子(zi)弧壓縮孔道(dao)，提高了(le)對電(dian)弧的壓縮效應。外(wai)(wai)噴(pen)嘴在切(qie)割過(guo)程中(zhong)，噴(pen)嘴距離與被切(qie)割金屬(shu)較近(jin)，有(you)可能濺上金屬(shu)熔渣而(er)產生(sheng)雙弧。為(wei)了(le)防止這種情況發生(sheng)，在純銅(tong)嘴外(wai)(wai)邊噴(pen)涂一層(ceng)Al2O3的絕緣(yuan)層(ceng)（厚約0.2mm），如果采用(yong)陶瓷(ci)材料做成外(wai)(wai)噴(pen)嘴則更為(wei)理想。
三、切割(ge)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(shui)再壓(ya)縮空(kong)氣等(deng)離子(zi)弧切(qie)割時，使用(yong)氮氣時的流量要比用(yong)普通等(deng)離子(zi)弧切(qie)割時小(xiao)一些。
在一定功率(lv)條件下，壓(ya)縮(suo)水(shui)(shui)流(liu)增(zeng)加，切口明顯(xian)變亮、變直，但水(shui)(shui)流(liu)量也有一個最佳值。水(shui)(shui)流(liu)量過大時，由(you)于電弧(hu)壓(ya)縮(suo)過度，帶走(zou)熱量太多，造成電弧(hu)變短而(er)不(bu)穩定，增(zeng)加了掛(gua)渣，甚至切割不(bu)下來(lai)。一般壓(ya)縮(suo)水(shui)(shui)用(yong)量為0.5～1.5L／min，由(you)自來(lai)水(shui)(shui)供給即可(ke)。
切(qie)割電(dian)流和電(dian)壓對(dui)切(qie)割質(zhi)量有明(ming)顯(xian)的影響：當等離(li)子弧切(qie)割功(gong)(gong)率(lv)提高(gao)時(shi)，切(qie)割速度(du)和切(qie)割厚度(du)相(xiang)對(dui)增加。事實證明(ming)，在(zai)(zai)能(neng)(neng)割透(tou)的前提下(xia)，用(yong)(yong)大輸入(ru)功(gong)(gong)率(lv)高(gao)速切(qie)割與用(yong)(yong)小輸入(ru)功(gong)(gong)率(lv)低速切(qie)割相(xiang)比，前者能(neng)(neng)得到(dao)更優質(zhi)的切(qie)口。在(zai)(zai)增加切(qie)割厚度(du)時(shi)，若(ruo)僅增加切(qie)割電(dian)流，則(ze)弧柱變(bian)(bian)粗，易燒(shao)壞噴嘴；如果在(zai)(zai)增大切(qie)割電(dian)流的同時(shi)增大氣體(ti)和壓縮水流量，則(ze)同時(shi)改變(bian)(bian)了(le)電(dian)弧電(dian)壓，也就明(ming)顯(xian)地提高(gao)了(le)切(qie)割能(neng)(neng)力(li)，還能(neng)(neng)保持良好的切(qie)割質(zhi)量。
起割開(kai)始時，噴(pen)(pen)嘴(zui)與(yu)受割工(gong)件表面的距離(li)(li)一般應不小于6mm，但(dan)大于10mm時起弧(hu)困難。切割過程中，可以使噴(pen)(pen)嘴(zui)與(yu)受割工(gong)件表面距離(li)(li)發(fa)生變化，距離(li)(li)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(qie)割幾種金屬的典型參數，見(jian)表(biao)6-15。
注：1. 空(kong)載電(dian)壓一欄的(de)數據是電(dian)壓表指示(shi)的(de)讀數，包(bao)含有回路保護系統中電(dian)容對電(dian)壓的(de)影響。
2. 噴嘴到工件的距離(li)和(he)電極直徑均為6mm。
3. 切口(kou)質量要求優良。
四、評價(jia)
1. 切口質量分析(xi)
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)割工件，使(shi)被(bei)割工件切(qie)(qie)口(kou)平整，且割后工件熱變形小，切(qie)(qie)口(kou)寬度也(ye)比一般等離子弧切(qie)(qie)割口(kou)窄(zhai)。
2. 對(dui)環(huan)境保護分析(xi)
一般等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧切割(ge)(ge)(ge)時(shi)會產生(sheng)大量的(de)(de)金屬蒸氣(qi)(qi)粉塵(chen)和(he)有(you)害氣(qi)(qi)體，吸入(ru)(ru)人體會影響(xiang)操作(zuo)者(zhe)的(de)(de)身(shen)體健(jian)康(kang)，即(ji)使采用(yong)抽(chou)風除塵(chen)裝(zhuang)置，也(ye)不(bu)可能根治環境(jing)污染和(he)切割(ge)(ge)(ge)過程(cheng)中(zhong)(zhong)很大的(de)(de)噪(zao)聲。若采用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)凈化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)，如圖(tu)6-13所(suo)示，可以解決這個(ge)問題。切割(ge)(ge)(ge)時(shi)，將(jiang)工(gong)(gong)(gong)件(jian)放在(zai)水(shui)(shui)(shui)(shui)凈化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)槽上，槽中(zhong)(zhong)加水(shui)(shui)(shui)(shui)，水(shui)(shui)(shui)(shui)面距離(li)被割(ge)(ge)(ge)工(gong)(gong)(gong)件(jian)約20mm，直至接觸被割(ge)(ge)(ge)工(gong)(gong)(gong)件(jian)。水(shui)(shui)(shui)(shui)再壓縮空(kong)氣(qi)(qi)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧切割(ge)(ge)(ge)時(shi)，從(cong)噴(pen)嘴內噴(pen)出的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)形(xing)成一個(ge)錐狀水(shui)(shui)(shui)(shui)簾包圍在(zai)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧周(zhou)圍，從(cong)割(ge)(ge)(ge)槍出來(lai)的(de)(de)高速氣(qi)(qi)體與切割(ge)(ge)(ge)過程(cheng)中(zhong)(zhong)圖(tu)6-13 水(shui)(shui)(shui)(shui)凈化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)產生(sheng)的(de)(de)氧化(hua)(hua)物微粒(li)進(jin)入(ru)(ru)大氣(qi)(qi)以前，就隨(sui)水(shui)(shui)(shui)(shui)進(jin)入(ru)(ru)槽中(zhong)(zhong)，全部沉(chen)入(ru)(ru)槽底，不(bu)會飛向(xiang)周(zhou)圍大氣(qi)(qi)之中(zhong)(zhong)。例如，切割(ge)(ge)(ge)厚為38mm的(de)(de)18-8型(xing)不(bu)銹鋼鋼板時(shi)，用(yong)一般等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧切割(ge)(ge)(ge)時(shi)，每切割(ge)(ge)(ge)長度25mm的(de)(de)切口會產生(sheng)10g微塵(chen)；而用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)再壓縮空(kong)氣(qi)(qi)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧切割(ge)(ge)(ge)再配(pei)備水(shui)(shui)(shui)(shui)凈化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)時(shi)，切割(ge)(ge)(ge)相同長度所(suo)產生(sheng)的(de)(de)微粒(li)煙塵(chen)只有(you)0.11g。
由于(yu)水(shui)和(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)體混合，還(huan)可(ke)以減少有害(hai)氣(qi)(qi)(qi)體二(er)氧(yang)化(hua)(hua)氮。在使用(yong)(yong)水(shui)再壓縮空(kong)氣(qi)(qi)(qi)等(deng)(deng)(deng)離子弧(hu)(hu)切(qie)割(ge)機(ji)和(he)(he)水(shui)凈(jing)化(hua)(hua)工(gong)作(zuo)(zuo)臺時(shi)(shi)(shi)(shi)，如果把水(shui)加到最佳位置，可(ke)將進入周圍空(kong)氣(qi)(qi)(qi)中的二(er)氧(yang)化(hua)(hua)氮降低80％，同時(shi)(shi)(shi)(shi)還(huan)可(ke)以降低等(deng)(deng)(deng)離子弧(hu)(hu)切(qie)割(ge)時(shi)(shi)(shi)(shi)的噪聲。假若被割(ge)工(gong)件位于(yu)水(shui)下200mm左(zuo)右(you)進行切(qie)割(ge)時(shi)(shi)(shi)(shi)，利用(yong)(yong)水(shui)的特性，可(ke)以使切(qie)割(ge)噪聲降低15dB左(zuo)右(you)，并能吸收切(qie)割(ge)過程中所形成(cheng)的強烈弧(hu)(hu)光(guang)、金屬粒子、灰塵(chen)、煙氣(qi)(qi)(qi)和(he)(he)紫外線(xian)等(deng)(deng)(deng)，大大改(gai)善(shan)工(gong)作(zuo)(zuo)環境衛生，有利于(yu)操作(zuo)(zuo)人員身體健(jian)康。當然(ran)，此時(shi)(shi)(shi)(shi)由于(yu)看(kan)不到切(qie)割(ge)線(xian)，只能用(yong)(yong)機(ji)械切(qie)割(ge)，這(zhe)也是等(deng)(deng)(deng)離子弧(hu)(hu)切(qie)割(ge)發展的方向。
