空气等离子弧切割有(yǒu)单一空气式和复合式两种形式。其切割原理(lǐ)和割枪如图6-14所示。
一、单一式空气等离子弧切割工艺
它是利用(yòng)空气压缩机提供的压缩空气作為(wèi)工作气體(tǐ)的等离子弧切割法。这种形式的空气等离子弧切割的成本低，气體(tǐ)来源方便。压缩空气在電(diàn)弧中加热后分(fēn)解和電(diàn)离，生成的氧与切割金属产生化學(xué)放热反应，加快了切割速度。充分(fēn)電(diàn)离的空气等离子體(tǐ)的热焓值高，因而電(diàn)弧能(néng)量大，与一般等离子弧切割相比，其切割速度快，特别适合切割30mm以下的不锈钢、碳钢、铝及其他(tā)材料。
几种國(guó)产空气等离子弧切割机的技术参数见表6-16。
这种切割方法的電(diàn)极受到强烈的氧化腐蚀，导致電(diàn)极损耗严重，所以不能(néng)采用(yòng)通常的纯钨電(diàn)极或氧化钨電(diàn)极。一般采用(yòng)铜座中镶嵌的纯锆或纯铪電(diàn)极。即使采用(yòng)纯锆或纯铪電(diàn)极，它们的工作寿命一般也只有(yǒu)5～10h，就得更换新(xīn)的電(diàn)极。
表6-17列出了空气等离子弧切割不锈钢板的工艺参数。
空气等离子弧除能(néng)切割不锈钢板外，还可(kě)以对不锈钢焊缝进行清根。等离子弧清根是利用(yòng)高能(néng)量等离子弧将金属熔化，然后由离子气體(tǐ)吹走熔化金属，意图形成一个较為(wèi)光滑的清根表面，其表面无渗碳现象，不需要打磨，可(kě)直接施焊。
浙江至德钢业有(yǒu)限公司曾在04Cr13Ni5Mo马氏體(tǐ)不锈钢板上进行试验，取样尺寸為(wèi)200mm×80mm×40mm板材，分(fēn)别用(yòng)空气等离子弧和机械加工开V形坡口，取相同的焊接材料和焊接参数施焊，进行对接裂纹试验。试验结果表明：用(yòng)两种方法加工的坡口，在室温下均出现少量的断面裂纹；试样进行50℃预热、焊接，均没有(yǒu)出现裂纹。说明用(yòng)空气等离子弧开坡口对焊接接头的焊接均无不良影响。切割用(yòng)的等离子弧具有(yǒu)能(néng)量非常集中、弧短和弧硬的特点。用(yòng)它来清根，弧柱经过之处有(yǒu)深而窄的沟槽，但很(hěn)难清理(lǐ)出光滑表面，这是由于弧硬的原因；假若等离子弧太软又(yòu)会导致喷嘴的压缩效应不好。由于不锈钢熔化金属的流动性差，加之其导热性又(yòu)差，造成切口底部过热，切口中内残留的未吹走熔化金属就与切口下部熔合成一體(tǐ)，冷凝固后形成很(hěn)难清除的熔瘤。為(wèi)此，该公司技术人员经过多(duō)次摸索探讨，研制了一种合适的喷嘴，使等离子弧的软硬程度适中，能(néng)维持足够的弧長(cháng)，便于清根。这样，等离子弧既有(yǒu)较高的清根效率又(yòu)有(yǒu)较高的電(diàn)弧稳定性；同时又(yòu)可(kě)以得到较光滑的切割表面，也不会产生焊瘤且易清除熔渣。
二、复合式空气等离子弧切割工艺
复合式空气等离子弧切割的原理(lǐ)是采用(yòng)内外二层喷嘴，内喷嘴内通入常用(yòng)的工作气體(tǐ)，外喷嘴内通入压缩空气。这种切割方法的优点在于：一方面利用(yòng)压缩空气在切割區(qū)进行化學(xué)放热反应，提高切割速度：另一方面又(yòu)避免了空气与電(diàn)极的直接接触，以减少電(diàn)极的损耗，可(kě)采用(yòng)纯钨或铈钨（铼钨）作為(wèi)電(diàn)极。
