空氣等離子弧切割有單一空氣式和復(fù)合式兩種形式。其切割原理和割槍如圖6-14所示。

一、單一式空氣等離子弧切割工藝

  它是利用空氣壓縮機(jī)提供的壓縮空氣作為工作氣體的等離子弧切割法。這種形式的空氣等離子弧切割的成本低，氣體來源方便。壓縮空氣在電弧中加熱后分解和電離，生成的氧與切割金屬產(chǎn)生化學(xué)放熱反應(yīng)，加快了切割速度。充分電離的空氣等離子體的熱焓值高，因而電弧能量大，與一般等離子弧切割相比，其切割速度快，特別適合切割30mm以下的不銹鋼、碳鋼、鋁及其他材料。

  幾種國(guó)產(chǎn)空氣等離子弧切割機(jī)的技術(shù)參數(shù)見表6-16。

  這種切割方法的電極受到強(qiáng)烈的氧化腐蝕，導(dǎo)致電極損耗嚴(yán)重，所以不能采用通常的純鎢電極或氧化鎢電極。一般采用銅座中鑲嵌的純鋯或純鉿電極。即使采用純鋯或純鉿電極，它們的工作壽命一般也只有5～10h，就得更換新的電極。

  表6-17列出了空氣等離子弧切割不銹鋼板的工藝參數(shù)。

  空氣等離子弧除能切割不銹鋼板外，還可以對(duì)不銹鋼焊縫進(jìn)行清根。等離子弧清根是利用高能量等離子弧將金屬熔化，然后由離子氣體吹走熔化金屬，意圖形成一個(gè)較為光滑的清根表面，其表面無滲碳現(xiàn)象，不需要打磨，可直接施焊。

 浙江至德鋼業(yè)有限公司曾在04Cr13Ni5Mo馬氏體不銹鋼板上進(jìn)行試驗(yàn)，取樣尺寸為200mm×80mm×40mm板材，分別用空氣等離子弧和機(jī)械加工開V形坡口，取相同的焊接材料和焊接參數(shù)施焊，進(jìn)行對(duì)接裂紋試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：用兩種方法加工的坡口，在室溫下均出現(xiàn)少量的斷面裂紋；試樣進(jìn)行50℃預(yù)熱、焊接，均沒有出現(xiàn)裂紋。說明用空氣等離子弧開坡口對(duì)焊接接頭的焊接均無不良影響。切割用的等離子弧具有能量非常集中、弧短和弧硬的特點(diǎn)。用它來清根，弧柱經(jīng)過之處有深而窄的溝槽，但很難清理出光滑表面，這是由于弧硬的原因；假若等離子弧太軟又會(huì)導(dǎo)致噴嘴的壓縮效應(yīng)不好。由于不銹鋼熔化金屬的流動(dòng)性差，加之其導(dǎo)熱性又差，造成切口底部過熱，切口中內(nèi)殘留的未吹走熔化金屬就與切口下部熔合成一體，冷凝固后形成很難清除的熔瘤。為此，該公司技術(shù)人員經(jīng)過多次摸索探討，研制了一種合適的噴嘴，使等離子弧的軟硬程度適中，能維持足夠的弧長(zhǎng)，便于清根。這樣，等離子弧既有較高的清根效率又有較高的電弧穩(wěn)定性；同時(shí)又可以得到較光滑的切割表面，也不會(huì)產(chǎn)生焊瘤且易清除熔渣。

二、復(fù)合式空氣等離子弧切割工藝

  復(fù)合式空氣等離子弧切割的原理是采用內(nèi)外二層噴嘴，內(nèi)噴嘴內(nèi)通入常用的工作氣體，外噴嘴內(nèi)通入壓縮空氣。這種切割方法的優(yōu)點(diǎn)在于：一方面利用壓縮空氣在切割區(qū)進(jìn)行化學(xué)放熱反應(yīng)，提高切割速度：另一方面又避免了空氣與電極的直接接觸，以減少電極的損耗，可采用純鎢或鈰鎢（錸鎢）作為電極。