一、水再(zai)壓縮空(kong)氣等離子弧切(qie)割的特點
水再壓(ya)(ya)縮(suo)空氣等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)原理如圖6-11所示。它(ta)(ta)除了(le)從割(ge)(ge)(ge)槍中(zhong)噴(pen)出(chu)(chu)工作(zuo)氣體(ti)外，還要(yao)伴(ban)隨有高(gao)(gao)速(su)流(liu)動的水束噴(pen)出(chu)(chu)，共同(tong)迅速(su)地將(jiang)熔(rong)化金屬排出(chu)(chu)。高(gao)(gao)壓(ya)(ya)高(gao)(gao)速(su)水流(liu)在割(ge)(ge)(ge)槍中(zhong)，一方面對噴(pen)嘴起(qi)冷(leng)卻作(zuo)用，同(tong)時對電(dian)弧起(qi)到(dao)再壓(ya)(ya)縮(suo)作(zuo)用，形成一個高(gao)(gao)度(du)(du)壓(ya)(ya)縮(suo)的、具有高(gao)(gao)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)(du)的等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)弧柱，這個弧柱直(zhi)接(jie)沖向待切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)工件。由(you)于水噴(pen)射到(dao)切(qie)(qie)口兩邊的金屬上，使切(qie)(qie)口兩邊避免過度(du)(du)熔(rong)化，由(you)于切(qie)(qie)口垂直(zhi)，又減少(shao)了(le)熱(re)影響區。噴(pen)入切(qie)(qie)口內的水一部分(fen)被(bei)等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)弧的高(gao)(gao)溫分(fen)解成氫和氧，它(ta)(ta)們與工作(zuo)氣體(ti)共同(tong)組成切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)氣體(ti)，使等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)弧具有更(geng)高(gao)(gao)的能(neng)量(liang)；另一部分(fen)未被(bei)電(dian)弧蒸發和分(fen)解的水，對電(dian)弧有強(qiang)烈的冷(leng)卻作(zuo)用，使等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)電(dian)弧的能(neng)量(liang)更(geng)為(wei)集中(zhong)，因而(er)可增加切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)速(su)度(du)(du)。
二、對(dui)割槍的(de)要求
高(gao)速(su)水(shui)流(liu)進(jin)入(ru)噴(pen)嘴(zui)的方式有兩種(zhong)：一種(zhong)是高(gao)壓水(shui)流(liu)徑向進(jin)入(ru)噴(pen)嘴(zui)孔(kong)道后再從(cong)割(ge)嘴(zui)中心(xin)噴(pen)出；另一種(zhong)為軸向進(jin)入(ru)，從(cong)噴(pen)嘴(zui)外圍(wei)環形(xing)水(shui)道進(jin)入(ru)，再從(cong)割(ge)槍(qiang)噴(pen)出。
軸向進水式割槍如(ru)圖6-12所示。電極采用直徑為(wei)6mm鈰鎢極，磨成與(yu)內噴嘴一(yi)樣(yang)的角度（30°），用銀基釬(han)料將電極25與(yu)電極嘴4釬(han)焊(han)好，再焊(han)到冷(leng)(leng)卻(que)(que)套(tao)管9上，這(zhe)些(xie)焊(han)縫都不允許有(you)滲漏(lou)現(xian)象。冷(leng)(leng)卻(que)(que)水由冷(leng)(leng)水管中流進(jin)，從內冷(leng)(leng)卻(que)(que)水管11和(he)冷(leng)(leng)卻(que)(que)套(tao)管9的間(jian)隙中流出。這(zhe)種冷(leng)(leng)卻(que)(que)方式只要(yao)冷(leng)(leng)卻(que)(que)水量足(zu)夠，電極工作數小時后表(biao)面(mian)仍呈白亮光澤，很少有(you)燒損現(xian)象。
水再壓(ya)縮(suo)(suo)空氣(qi)等(deng)(deng)離(li)(li)子切(qie)割槍(qiang)比普(pu)通(tong)等(deng)(deng)離(li)(li)子切(qie)割槍(qiang)增加了(le)一個外噴(pen)嘴，等(deng)(deng)于(yu)加長了(le)等(deng)(deng)離(li)(li)子弧壓(ya)縮(suo)(suo)孔道(dao)，提高(gao)了(le)對(dui)電弧的壓(ya)縮(suo)(suo)效(xiao)應。外噴(pen)嘴在切(qie)割過程中，噴(pen)嘴距離(li)(li)與被切(qie)割金屬(shu)較近，有可能濺上金屬(shu)熔(rong)渣而產生雙弧。為了(le)防止這(zhe)種情(qing)況發生，在純(chun)銅嘴外邊噴(pen)涂一層Al2O3的絕緣層（厚約(yue)0.2mm），如果采用陶(tao)瓷材料做成外噴(pen)嘴則更為理想。
三(san)、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。
水再(zai)壓縮(suo)空(kong)氣(qi)等(deng)離(li)子弧切割(ge)時，使用氮氣(qi)時的流量要比用普(pu)通(tong)等(deng)離(li)子弧切割(ge)時小一些。
在一定功率條件下(xia)，壓縮水(shui)流增加，切(qie)口明(ming)顯(xian)變亮、變直(zhi)，但(dan)水(shui)流量也(ye)有一個最佳值。水(shui)流量過(guo)大(da)時，由于電弧(hu)壓縮過(guo)度，帶走熱量太多，造成電弧(hu)變短(duan)而不穩定，增加了(le)掛渣(zha)，甚(shen)至切(qie)割不下(xia)來。一般壓縮水(shui)用量為0.5～1.5L／min，由自來水(shui)供給即可。
切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)電(dian)流和電(dian)壓對(dui)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)質量有明顯的影響(xiang)：當(dang)等離子弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)功(gong)(gong)率提高時，切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)速(su)度(du)和切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)厚度(du)相(xiang)對(dui)增(zeng)(zeng)加(jia)。事實證明，在(zai)能(neng)(neng)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)透的前提下(xia)，用(yong)大輸(shu)入(ru)功(gong)(gong)率高速(su)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)與用(yong)小輸(shu)入(ru)功(gong)(gong)率低(di)速(su)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)相(xiang)比，前者能(neng)(neng)得到更優質的切(qie)(qie)口(kou)。在(zai)增(zeng)(zeng)加(jia)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)厚度(du)時，若僅增(zeng)(zeng)加(jia)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)電(dian)流，則(ze)弧柱變(bian)粗，易燒壞噴嘴；如果在(zai)增(zeng)(zeng)大切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)電(dian)流的同(tong)(tong)時增(zeng)(zeng)大氣體(ti)和壓縮水(shui)流量，則(ze)同(tong)(tong)時改(gai)變(bian)了電(dian)弧電(dian)壓，也(ye)就明顯地提高了切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)能(neng)(neng)力，還能(neng)(neng)保持(chi)良好(hao)的切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)質量。
起(qi)割(ge)(ge)開始時，噴(pen)嘴與受割(ge)(ge)工件表面的距離(li)一般(ban)應不小(xiao)于6mm，但大于10mm時起(qi)弧困難。切割(ge)(ge)過程中，可(ke)以使噴(pen)嘴與受割(ge)(ge)工件表面距離(li)發生變(bian)化(hua)，距離(li)最(zui)遠可(ke)達20mm。
這時(shi)，電弧仍(reng)然(ran)穩(wen)定，且切(qie)口質量不(bu)變(bian)。
用水(shui)再壓縮空氣等離子弧切割(ge)幾種金屬的典型參數，見表(biao)6-15。
注：1. 空載(zai)電壓一(yi)欄的(de)(de)數(shu)據是電壓表(biao)指示的(de)(de)讀數(shu)，包含有回(hui)路保護系統(tong)中(zhong)電容對電壓的(de)(de)影響。
2. 噴嘴(zui)到工件(jian)的距(ju)離和電極(ji)直徑均為6mm。
3. 切口質量要求優(you)良。
四、評價
1. 切口質量分析
對18-8型不(bu)銹鋼(gang)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)冷卻被割工件(jian)，使(shi)被割工件(jian)切(qie)口(kou)平整，且割后工件(jian)熱變形小(xiao)，切(qie)口(kou)寬度也比一(yi)般等離子弧切(qie)割口(kou)窄。
2. 對環境保護(hu)分析
一般等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)切(qie)(qie)割(ge)時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)大量(liang)的(de)(de)金屬蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)粉塵和(he)(he)有(you)害(hai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)，吸入(ru)(ru)人(ren)體(ti)會(hui)影(ying)響操作(zuo)(zuo)者的(de)(de)身(shen)體(ti)健康(kang)，即使采用(yong)抽風除塵裝置，也不(bu)可(ke)能根治環境污染和(he)(he)切(qie)(qie)割(ge)過(guo)程中(zhong)很大的(de)(de)噪(zao)聲。若采用(yong)水(shui)(shui)(shui)凈化工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)，如圖6-13所示，可(ke)以解決這個問題。切(qie)(qie)割(ge)時(shi)，將工(gong)(gong)(gong)件放(fang)在水(shui)(shui)(shui)凈化工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)槽(cao)上，槽(cao)中(zhong)加水(shui)(shui)(shui)，水(shui)(shui)(shui)面距離(li)被(bei)割(ge)工(gong)(gong)(gong)件約(yue)20mm，直(zhi)至接觸被(bei)割(ge)工(gong)(gong)(gong)件。水(shui)(shui)(shui)再壓(ya)縮(suo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)切(qie)(qie)割(ge)時(shi)，從(cong)(cong)噴(pen)嘴內噴(pen)出(chu)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)形(xing)成一個錐(zhui)狀(zhuang)水(shui)(shui)(shui)簾包圍(wei)在等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)周圍(wei)，從(cong)(cong)割(ge)槍出(chu)來的(de)(de)高(gao)速(su)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)與切(qie)(qie)割(ge)過(guo)程中(zhong)圖6-13 水(shui)(shui)(shui)凈化工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)產(chan)生(sheng)的(de)(de)氧化物微(wei)粒進入(ru)(ru)大氣(qi)(qi)(qi)(qi)以前，就隨水(shui)(shui)(shui)進入(ru)(ru)槽(cao)中(zhong)，全部沉(chen)入(ru)(ru)槽(cao)底，不(bu)會(hui)飛向周圍(wei)大氣(qi)(qi)(qi)(qi)之中(zhong)。例如，切(qie)(qie)割(ge)厚為(wei)38mm的(de)(de)18-8型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鋼(gang)板時(shi)，用(yong)一般等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)切(qie)(qie)割(ge)時(shi)，每切(qie)(qie)割(ge)長度25mm的(de)(de)切(qie)(qie)口會(hui)產(chan)生(sheng)10g微(wei)塵；而(er)用(yong)水(shui)(shui)(shui)再壓(ya)縮(suo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)等(deng)離(li)子(zi)弧(hu)(hu)切(qie)(qie)割(ge)再配備(bei)水(shui)(shui)(shui)凈化工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)時(shi)，切(qie)(qie)割(ge)相同(tong)長度所產(chan)生(sheng)的(de)(de)微(wei)粒煙(yan)塵只有(you)0.11g。
由于(yu)(yu)水(shui)和(he)氣(qi)(qi)體(ti)混合，還可(ke)以減少有害氣(qi)(qi)體(ti)二(er)氧化(hua)氮。在使用(yong)水(shui)再(zai)壓縮空氣(qi)(qi)等(deng)離子弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)機和(he)水(shui)凈化(hua)工作臺時(shi)，如(ru)果把水(shui)加到最佳位置，可(ke)將進入周圍空氣(qi)(qi)中的(de)(de)二(er)氧化(hua)氮降低80％，同時(shi)還可(ke)以降低等(deng)離子弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)時(shi)的(de)(de)噪(zao)聲。假若被(bei)割(ge)工件位于(yu)(yu)水(shui)下(xia)200mm左右(you)進行切(qie)(qie)(qie)割(ge)時(shi)，利(li)用(yong)水(shui)的(de)(de)特性，可(ke)以使切(qie)(qie)(qie)割(ge)噪(zao)聲降低15dB左右(you)，并能吸收切(qie)(qie)(qie)割(ge)過程中所形成的(de)(de)強(qiang)烈弧(hu)光、金屬粒子、灰塵、煙(yan)氣(qi)(qi)和(he)紫外線(xian)等(deng)，大(da)大(da)改善工作環(huan)境衛生，有利(li)于(yu)(yu)操作人(ren)員(yuan)身體(ti)健康。當(dang)然，此時(shi)由于(yu)(yu)看不到切(qie)(qie)(qie)割(ge)線(xian)，只能用(yong)機械切(qie)(qie)(qie)割(ge)，這也是等(deng)離子弧(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)發展(zhan)的(de)(de)方(fang)向。
