一、水再压缩空气等离子弧切割的特点
水再压缩空气等离子弧切割原理(lǐ)如图6-11所示。它除了从割枪中喷出工作气體(tǐ)外，还要伴随有(yǒu)高速流动的水束喷出，共同迅速地将熔化金属排出。高压高速水流在割枪中，一方面对喷嘴起冷却作用(yòng)，同时对電(diàn)弧起到再压缩作用(yòng)，形成一个高度压缩的、具有(yǒu)高能(néng)量密度的等离子弧柱，这个弧柱直接冲向待切割工件。由于水喷射到切口两边的金属上，使切口两边避免过度熔化，由于切口垂直，又(yòu)减少了热影响區(qū)。喷入切口内的水一部分(fēn)被等离子弧的高温分(fēn)解成氢和氧，它们与工作气體(tǐ)共同组成切割气體(tǐ)，使等离子弧具有(yǒu)更高的能(néng)量；另一部分(fēn)未被電(diàn)弧蒸发和分(fēn)解的水，对電(diàn)弧有(yǒu)强烈的冷却作用(yòng)，使等离子電(diàn)弧的能(néng)量更為(wèi)集中，因而可(kě)增加切割速度。
二、对割枪的要求
高速水流进入喷嘴的方式有(yǒu)两种：一种是高压水流径向进入喷嘴孔道后再从割嘴中心喷出；另一种為(wèi)轴向进入，从喷嘴外围环形水道进入，再从割枪喷出。
轴向进水式割枪如图6-12所示。電(diàn)极采用(yòng)直径為(wèi)6mm铈钨极，磨成与内喷嘴一样的角度（30°），用(yòng)银基钎料将電(diàn)极25与電(diàn)极嘴4钎焊好，再焊到冷却套管9上，这些焊缝都不允许有(yǒu)渗漏现象。冷却水由冷水管中流进，从内冷却水管11和冷却套管9的间隙中流出。这种冷却方式只要冷却水量足够，電(diàn)极工作数小(xiǎo)时后表面仍呈白亮光泽，很(hěn)少有(yǒu)烧损现象。
水再压缩空气等离子切割枪比普通等离子切割枪增加了一个外喷嘴，等于加長(cháng)了等离子弧压缩孔道，提高了对電(diàn)弧的压缩效应。外喷嘴在切割过程中，喷嘴距离与被切割金属较近，有(yǒu)可(kě)能(néng)溅上金属熔渣而产生双弧。為(wèi)了防止这种情况发生，在纯铜嘴外边喷涂一层Al2O3的绝缘层（厚约0.2mm），如果采用(yòng)陶瓷材料做成外喷嘴则更為(wèi)理(lǐ)想。
三、切割工艺
可(kě)使用(yòng)整流等离子弧切割電(diàn)源，其空载電(diàn)压為(wèi)400V或更高，可(kě)达600V，视切割条件而定。使用(yòng)工作電(diàn)压為(wèi)100～250V、工作電(diàn)流為(wèi)100～150A的電(diàn)源来切割不锈钢时，可(kě)以完全消除挂渣，切口上部边缘无圆角，形成锐边，切口很(hěn)窄，切口垂直度也能(néng)达到要求。如切割板厚8mm的18-8型不锈钢板时，切口宽度為(wèi)4mm，切口切面上无褪色现象，切口白亮，保持金属原有(yǒu)光泽。
水再压缩空气等离子弧切割时，使用(yòng)氮气时的流量要比用(yòng)普通等离子弧切割时小(xiǎo)一些。
在一定功率条件下，压缩水流增加，切口明显变亮、变直，但水流量也有(yǒu)一个最佳值。水流量过大时，由于電(diàn)弧压缩过度，带走热量太多(duō)，造成電(diàn)弧变短而不稳定，增加了挂渣，甚至切割不下来。一般压缩水用(yòng)量為(wèi)0.5～1.5L／min，由自来水供给即可(kě)。
切割電(diàn)流和電(diàn)压对切割质量有(yǒu)明显的影响：当等离子弧切割功率提高时，切割速度和切割厚度相对增加。事实证明，在能(néng)割透的前提下，用(yòng)大输入功率高速切割与用(yòng)小(xiǎo)输入功率低速切割相比，前者能(néng)得到更优质的切口。在增加切割厚度时，若仅增加切割電(diàn)流，则弧柱变粗，易烧坏喷嘴；如果在增大切割電(diàn)流的同时增大气體(tǐ)和压缩水流量，则同时改变了電(diàn)弧電(diàn)压，也就明显地提高了切割能(néng)力，还能(néng)保持良好的切割质量。
起割开始时，喷嘴与受割工件表面的距离一般应不小(xiǎo)于6mm，但大于10mm时起弧困难。切割过程中，可(kě)以使喷嘴与受割工件表面距离发生变化，距离最遠(yuǎn)可(kě)达20mm。
这时，電(diàn)弧仍然稳定，且切口质量不变。
用(yòng)水再压缩空气等离子弧切割几种金属的典型参数，见表6-15。
注：1. 空载電(diàn)压一栏的数据是電(diàn)压表指示的读数，包含有(yǒu)回路保护系统中電(diàn)容对電(diàn)压的影响。
2. 喷嘴到工件的距离和電(diàn)极直径均為(wèi)6mm。
3. 切口质量要求优良。
四、评价
1. 切口质量分(fēn)析
对18-8型不锈钢板切割面进行检查，测得热影响區(qū)宽度只有(yǒu)0.02mm。这时由于水的冷却作用(yòng)和切割速度增快，导致切口热影响區(qū)变窄的原因。对其切口可(kě)以直接进行焊接，将焊接接头进行耐蚀性检查，没有(yǒu)发现有(yǒu)晶间腐蚀的倾向。
由于水冷却被割工件，使被割工件切口平整，且割后工件热变形小(xiǎo)，切口宽度也比一般等离子弧切割口窄。
2. 对环境保护分(fēn)析
一般等离子弧切割时会产生大量的金属蒸气粉尘和有(yǒu)害气體(tǐ)，吸入人體(tǐ)会影响操作者的身體(tǐ)健康，即使采用(yòng)抽风除尘装置，也不可(kě)能(néng)根治环境污染和切割过程中很(hěn)大的噪声。若采用(yòng)水净化工作台，如图6-13所示，可(kě)以解决这个问题。切割时，将工件放在水净化工作台的水槽上，槽中加水，水面距离被割工件约20mm，直至接触被割工件。水再压缩空气等离子弧切割时，从喷嘴内喷出的水形成一个锥状水帘包围在等离子弧周围，从割枪出来的高速气體(tǐ)与切割过程中图6-13 水净化工作台产生的氧化物(wù)微粒进入大气以前，就随水进入槽中，全部沉入槽底，不会飞向周围大气之中。例如，切割厚為(wèi)38mm的18-8型不锈钢钢板时，用(yòng)一般等离子弧切割时，每切割長(cháng)度25mm的切口会产生10g微尘；而用(yòng)水再压缩空气等离子弧切割再配备水净化工作台时，切割相同長(cháng)度所产生的微粒烟尘只有(yǒu)0.11g。
由于水和气體(tǐ)混合，还可(kě)以减少有(yǒu)害气體(tǐ)二氧化氮。在使用(yòng)水再压缩空气等离子弧切割机和水净化工作台时，如果把水加到最佳位置，可(kě)将进入周围空气中的二氧化氮降低80％，同时还可(kě)以降低等离子弧切割时的噪声。假若被割工件位于水下200mm左右进行切割时，利用(yòng)水的特性，可(kě)以使切割噪声降低15dB左右，并能(néng)吸收切割过程中所形成的强烈弧光、金属粒子、灰尘、烟气和紫外線(xiàn)等，大大改善工作环境卫生，有(yǒu)利于操作人员身體(tǐ)健康。当然，此时由于看不到切割線(xiàn)，只能(néng)用(yòng)机械切割，这也是等离子弧切割发展的方向。
