1。3。8 水下机械切割

通过锯、磨、刨、铣等方法对构件进行切割的方法称之为水下机械切割，其原理与陆地空气中的机械切割近似[16]。水下机械切割的切割速度比热切割慢得多，但它的割口精度和质量都很高，可以对工件进行不同加工标准的精准切割。

1。4 水下药芯电弧切割

苏联早在20世纪30年代就开始了水下切割领域的开创性研究，为了进一步提高切割效率并改善潜水员的施工条件，乌克兰科学院下属的巴顿电焊研究所对水下电弧切割冶金学和切割参数进行了基础性的研究。并在研究结果的基础上，成功研发了水下半自动机械化药芯电弧切割这一水下弧焊新技术。乌克兰巴顿电焊研究所研发的水下药芯电弧切割工艺[17,18]具有设备简单、安全性好、灵活性高等优点，并且易于实现半自动和自动化的切割，切割效率高，具有很好的应用前景。这种方法已经在独联体国家已经得到了应用，而我国在这方面鲜有报道。

巴顿焊接研究所开发的水下药芯电弧切割技术已经广泛应用于海底油气及其他矿物资源生产所需要平台的安装建造，船舶起吊维修，海上打捞营救，海底管道铺设以及港口桥梁的定期服务维修。该技术的显著特点是，切割时无需向电弧燃烧区域额外供氧[19-21]。巴顿电焊研究所研制了三种类型的药芯割丝，即对熔融金属产生氧化、造气和产热影响的3种基本成分体系的药芯割丝，并且其应用已经产生经济效益。

1。4。1 水下药芯电弧切割过程

当水下药芯电弧切割进行时，引弧靠割丝端部与工件点接触的方式完成。伴随着电弧燃烧成功后，割炬停留一段时间，由于电弧热蒸发气化形成的水蒸气形成一个气膜空腔以提供给电弧一个可以稳定燃烧的气相空间。当电弧燃烧产生的大量热量将工件熔化割穿时，药芯割丝内的造气成分分解成许多保护气体以维持气相空腔的持续存在并且气体的射流压力将已熔化的金属吹落，而割口的长度也随着割炬的定向移动增大，从而完成切割过程。

随着切割的不断进行，电弧不断的在割丝燃烧端与熔池熔融金属间损耗缩短，当工件下层金属融化后，割丝的燃烧段进入割口，随着割口深度的增加、行走机构的纵向移动，焊丝侧面以相同的速度连续地进入割口边缘位置，此时割口边缘与焊丝应该形成短路电流，然而实际情况却并没有发现这种情况，这是由于割丝于割口边缘处是能量损耗最小的位置，因此割丝的侧壁是电弧进一步燃烧放热的最理想之处。当侧壁处燃烧的割丝消失时，割丝端部又重新回到工件表面熔池处，继而重复上述的切割过程[22]。其原理如图1-3所示论文网

1。送丝系统；2。药芯割丝；3。产热电弧；4。待切割工件；

5。割口上部侧壁；6。电弧在侧壁能量消耗最低处放电；7。割口下部边缘

图1-3 水下药芯割丝电弧热切割原理

1。4。2 水下药芯电弧切割特性

水下药芯电弧切割技术有其一些独特性质。切割时周围介质的影响如海水中切割时，切割速度相比于淡水降低了10%-20%；伸出导电嘴割丝的长度应该较短，切割时最理想的割丝位置是保持前倾；被切钢板空间位置对切割速度影响很大，立向位置和下行位置切割速度最大；与立向位置切割速度相比，水平位置和仰脸位置分别低10%-15%和15%-20%[23]。原因是水平切割时蒸发的水蒸气阻碍了切割射流对于熔池的压力，造成钢板被割穿的时间延长，电弧的稳定性变差。而在仰脸位置切割时，由于熔化金属的重力作用和熔渣的产生抑制了切割射流。

水下药芯电弧切割技术切割低碳钢和低合金钢的速度相近。不锈钢由于热导率低导致切割射流热量聚集，切割速度相比于低碳钢提高了10%-15%。在相同厚度下，铝的切割速度是低碳钢的1。5-2倍之间，原因是铝的熔点较低。而对于铜而言，由于其优越的导热性，使得切割速度比低碳钢低了2-3倍[24]。