一、水再壓(ya)縮空(kong)氣(qi)等離子(zi)弧切割的特(te)點
水(shui)再壓(ya)縮空氣等(deng)離子(zi)弧切(qie)(qie)割原(yuan)理如圖(tu)6-11所(suo)示。它除了從割槍中(zhong)噴出工作氣體外，還要(yao)伴隨有高(gao)(gao)速流動的(de)(de)(de)(de)水(shui)束噴出，共(gong)同(tong)迅速地將熔(rong)化金屬(shu)排出。高(gao)(gao)壓(ya)高(gao)(gao)速水(shui)流在割槍中(zhong)，一(yi)方(fang)面對噴嘴起(qi)冷卻(que)(que)作用，同(tong)時對電(dian)(dian)(dian)弧起(qi)到再壓(ya)縮作用，形成一(yi)個高(gao)(gao)度(du)(du)壓(ya)縮的(de)(de)(de)(de)、具有高(gao)(gao)能量密(mi)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)等(deng)離子(zi)弧柱(zhu)，這個弧柱(zhu)直(zhi)接沖向待切(qie)(qie)割工件。由于水(shui)噴射到切(qie)(qie)口(kou)兩(liang)邊的(de)(de)(de)(de)金屬(shu)上(shang)，使(shi)(shi)切(qie)(qie)口(kou)兩(liang)邊避免過(guo)度(du)(du)熔(rong)化，由于切(qie)(qie)口(kou)垂(chui)直(zhi)，又(you)減(jian)少了熱影響(xiang)區(qu)。噴入切(qie)(qie)口(kou)內(nei)的(de)(de)(de)(de)水(shui)一(yi)部分(fen)被等(deng)離子(zi)弧的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫分(fen)解(jie)(jie)成氫(qing)和氧，它們與工作氣體共(gong)同(tong)組成切(qie)(qie)割氣體，使(shi)(shi)等(deng)離子(zi)弧具有更(geng)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)能量；另(ling)一(yi)部分(fen)未被電(dian)(dian)(dian)弧蒸發和分(fen)解(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)水(shui)，對電(dian)(dian)(dian)弧有強烈(lie)的(de)(de)(de)(de)冷卻(que)(que)作用，使(shi)(shi)等(deng)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)弧的(de)(de)(de)(de)能量更(geng)為集中(zhong)，因而可增加切(qie)(qie)割速度(du)(du)。
二、對割槍的要求(qiu)
高(gao)速水(shui)流進入(ru)(ru)噴(pen)(pen)嘴(zui)的(de)方式有(you)兩種：一種是高(gao)壓水(shui)流徑向(xiang)進入(ru)(ru)噴(pen)(pen)嘴(zui)孔(kong)道后(hou)再從(cong)割嘴(zui)中心噴(pen)(pen)出；另一種為軸向(xiang)進入(ru)(ru)，從(cong)噴(pen)(pen)嘴(zui)外圍(wei)環形(xing)水(shui)道進入(ru)(ru)，再從(cong)割槍噴(pen)(pen)出。
軸(zhou)向進(jin)水式割槍如圖(tu)6-12所(suo)示。電極采用(yong)直徑(jing)為(wei)6mm鈰鎢極(ji)，磨成與內噴嘴一樣的(de)角度(du)（30°），用銀(yin)基釬料將電(dian)極(ji)25與電(dian)極(ji)嘴4釬焊好，再焊到冷(leng)(leng)卻(que)(que)套(tao)管(guan)(guan)9上，這些焊縫都不允(yun)許有滲(shen)漏現(xian)象(xiang)。冷(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)由冷(leng)(leng)水(shui)管(guan)(guan)中流進，從內冷(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)管(guan)(guan)11和冷(leng)(leng)卻(que)(que)套(tao)管(guan)(guan)9的(de)間隙(xi)中流出。這種冷(leng)(leng)卻(que)(que)方式只(zhi)要冷(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)量足(zu)夠，電(dian)極(ji)工作(zuo)數小時后表面仍呈白亮光澤，很少(shao)有燒損現(xian)象(xiang)。
水再(zai)壓(ya)(ya)縮(suo)空氣等離子(zi)切(qie)割槍比普通等離子(zi)切(qie)割槍增加了(le)一個外噴(pen)嘴，等于(yu)加長了(le)等離子(zi)弧壓(ya)(ya)縮(suo)孔(kong)道，提高了(le)對電(dian)弧的壓(ya)(ya)縮(suo)效應。外噴(pen)嘴在切(qie)割過程中，噴(pen)嘴距離與被切(qie)割金屬較近，有可能濺上(shang)金屬熔(rong)渣而產生雙弧。為了(le)防止這(zhe)種情況(kuang)發生，在純(chun)銅嘴外邊(bian)噴(pen)涂一層Al2O3的絕緣(yuan)層（厚約(yue)0.2mm），如果采用陶瓷(ci)材料做成外噴(pen)嘴則更為理想。
三、切(qie)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(gang)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)空氣(qi)等(deng)離子(zi)弧切(qie)割(ge)時，使用氮(dan)氣(qi)時的流量要比用普(pu)通(tong)等(deng)離子(zi)弧切(qie)割(ge)時小一些。
在一(yi)(yi)定(ding)功率條件下，壓縮水(shui)(shui)流(liu)增加(jia)，切口明顯變亮(liang)、變直，但(dan)水(shui)(shui)流(liu)量也有一(yi)(yi)個最佳值。水(shui)(shui)流(liu)量過(guo)大時，由于電弧(hu)壓縮過(guo)度，帶(dai)走熱量太多(duo)，造成(cheng)電弧(hu)變短而不(bu)穩定(ding)，增加(jia)了掛渣，甚至(zhi)切割(ge)不(bu)下來。一(yi)(yi)般壓縮水(shui)(shui)用量為0.5～1.5L／min，由自來水(shui)(shui)供給即可。
切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)電(dian)流(liu)和電(dian)壓對切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)質(zhi)量(liang)有明顯(xian)的(de)影響(xiang)：當(dang)等離子弧(hu)(hu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)功(gong)率(lv)提(ti)高(gao)(gao)時(shi)，切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)速(su)度(du)和切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)厚度(du)相對增加(jia)。事(shi)實證(zheng)明，在能(neng)割(ge)(ge)透的(de)前提(ti)下，用大輸入(ru)功(gong)率(lv)高(gao)(gao)速(su)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)與(yu)用小(xiao)輸入(ru)功(gong)率(lv)低速(su)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)相比(bi)，前者能(neng)得(de)到更優質(zhi)的(de)切(qie)(qie)(qie)口。在增加(jia)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)厚度(du)時(shi)，若僅增加(jia)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)電(dian)流(liu)，則弧(hu)(hu)柱變粗，易燒壞噴嘴；如果在增大切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)電(dian)流(liu)的(de)同(tong)時(shi)增大氣體和壓縮水流(liu)量(liang)，則同(tong)時(shi)改(gai)變了(le)電(dian)弧(hu)(hu)電(dian)壓，也就明顯(xian)地提(ti)高(gao)(gao)了(le)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)能(neng)力，還能(neng)保持良好(hao)的(de)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)質(zhi)量(liang)。
起割(ge)開始時，噴(pen)嘴與受割(ge)工件(jian)表面(mian)的距(ju)離(li)(li)一(yi)般應不小(xiao)于6mm，但大于10mm時起弧困難。切(qie)割(ge)過程中，可以使噴(pen)嘴與受割(ge)工件(jian)表面(mian)距(ju)離(li)(li)發生變化(hua)，距(ju)離(li)(li)最遠(yuan)可達20mm。
這時，電弧(hu)仍然穩(wen)定，且切口質量不(bu)變。
用(yong)水再壓縮空氣等離子弧切(qie)割幾種金屬的典型參(can)數，見(jian)表6-15。
注(zhu)：1. 空載電壓一欄的數(shu)據(ju)是電壓表指(zhi)示的讀數(shu)，包含有回路保護系(xi)統中電容對(dui)電壓的影響(xiang)。
2. 噴嘴到(dao)工件的距(ju)離和電極(ji)直徑均為6mm。
3. 切口質量要(yao)求優良。
四、評價
1. 切口質量分析
對18-8型不(bu)銹鋼(gang)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(you)于水冷卻被割(ge)(ge)工件(jian)，使(shi)被割(ge)(ge)工件(jian)切(qie)(qie)口平整，且(qie)割(ge)(ge)后(hou)工件(jian)熱變(bian)形小，切(qie)(qie)口寬度(du)也比一(yi)般等(deng)離子弧切(qie)(qie)割(ge)(ge)口窄。
2. 對環境(jing)保護分析
一般(ban)等(deng)離子(zi)(zi)弧切(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)會(hui)產(chan)生大量的(de)(de)金屬蒸氣(qi)(qi)粉(fen)塵和有(you)害(hai)氣(qi)(qi)體(ti)，吸(xi)入(ru)人體(ti)會(hui)影響操作者(zhe)的(de)(de)身體(ti)健(jian)康，即使采用(yong)(yong)抽風(feng)除(chu)塵裝(zhuang)置，也(ye)不(bu)可(ke)能根治環境污染和切(qie)割(ge)(ge)(ge)過程中(zhong)(zhong)(zhong)很大的(de)(de)噪(zao)聲。若采用(yong)(yong)水(shui)(shui)凈(jing)(jing)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)作臺(tai)，如(ru)圖(tu)6-13所示，可(ke)以(yi)(yi)解決(jue)這(zhe)個問題。切(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)，將工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)放在水(shui)(shui)凈(jing)(jing)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)作臺(tai)的(de)(de)水(shui)(shui)槽上，槽中(zhong)(zhong)(zhong)加(jia)水(shui)(shui)，水(shui)(shui)面(mian)距離被割(ge)(ge)(ge)工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)約20mm，直至接觸被割(ge)(ge)(ge)工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)。水(shui)(shui)再壓縮空氣(qi)(qi)等(deng)離子(zi)(zi)弧切(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)，從(cong)噴嘴內(nei)噴出的(de)(de)水(shui)(shui)形成(cheng)一個錐狀水(shui)(shui)簾包(bao)圍(wei)(wei)在等(deng)離子(zi)(zi)弧周圍(wei)(wei)，從(cong)割(ge)(ge)(ge)槍出來的(de)(de)高速氣(qi)(qi)體(ti)與(yu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)過程中(zhong)(zhong)(zhong)圖(tu)6-13 水(shui)(shui)凈(jing)(jing)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)作臺(tai)產(chan)生的(de)(de)氧化(hua)(hua)物(wu)微粒進入(ru)大氣(qi)(qi)以(yi)(yi)前，就隨水(shui)(shui)進入(ru)槽中(zhong)(zhong)(zhong)，全部沉入(ru)槽底，不(bu)會(hui)飛(fei)向周圍(wei)(wei)大氣(qi)(qi)之(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)。例如(ru)，切(qie)割(ge)(ge)(ge)厚為38mm的(de)(de)18-8型不(bu)銹(xiu)鋼鋼板時(shi)，用(yong)(yong)一般(ban)等(deng)離子(zi)(zi)弧切(qie)割(ge)(ge)(ge)時(shi)，每(mei)切(qie)割(ge)(ge)(ge)長(chang)度25mm的(de)(de)切(qie)口(kou)會(hui)產(chan)生10g微塵；而用(yong)(yong)水(shui)(shui)再壓縮空氣(qi)(qi)等(deng)離子(zi)(zi)弧切(qie)割(ge)(ge)(ge)再配備水(shui)(shui)凈(jing)(jing)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)作臺(tai)時(shi)，切(qie)割(ge)(ge)(ge)相同長(chang)度所產(chan)生的(de)(de)微粒煙(yan)塵只有(you)0.11g。
由(you)于水(shui)(shui)(shui)和(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)體混合，還可以(yi)減少有害氣(qi)(qi)(qi)體二(er)氧(yang)化氮。在使(shi)用(yong)水(shui)(shui)(shui)再壓(ya)縮空氣(qi)(qi)(qi)等(deng)離子弧切(qie)割(ge)(ge)機(ji)和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)凈化工作臺時(shi)(shi)，如(ru)果把水(shui)(shui)(shui)加到(dao)最佳位(wei)置，可將進入周圍空氣(qi)(qi)(qi)中的二(er)氧(yang)化氮降低(di)80％，同時(shi)(shi)還可以(yi)降低(di)等(deng)離子弧切(qie)割(ge)(ge)時(shi)(shi)的噪聲(sheng)。假若被割(ge)(ge)工件位(wei)于水(shui)(shui)(shui)下200mm左右(you)進行切(qie)割(ge)(ge)時(shi)(shi)，利(li)用(yong)水(shui)(shui)(shui)的特性，可以(yi)使(shi)切(qie)割(ge)(ge)噪聲(sheng)降低(di)15dB左右(you)，并能吸收切(qie)割(ge)(ge)過程中所形成(cheng)的強(qiang)烈(lie)弧光、金屬粒子、灰塵、煙氣(qi)(qi)(qi)和(he)(he)紫(zi)外線(xian)等(deng)，大(da)大(da)改善工作環境衛生，有利(li)于操(cao)作人員身體健康。當然，此時(shi)(shi)由(you)于看(kan)不到(dao)切(qie)割(ge)(ge)線(xian)，只能用(yong)機(ji)械(xie)切(qie)割(ge)(ge)，這(zhe)也是等(deng)離子弧切(qie)割(ge)(ge)發展的方向。
