本发明涉及材料的热切割领域，特别是厚度为20~200毫米的使用水进行金属板反极性切割的等离子体电焊机。
背景技术：
1、使用水进行等离子弧切割的方法是已知的，专利ru2060128c1公开了金属等离子切割方法。该方法用于在金属结构的生产和运行过程中，在制备和修理操作中对金属进行正极性等离子切割。该方法的本质是通过将不含氮及其化合物的工作介质送入等离子弧中，并在等离子弧从喷嘴到工件的整个过程中形成同心覆盖等离子弧的含水介质环形保护流，从而稳定等离子弧。为了降低加工成本，等离子弧的稳定是通过过热水蒸汽来实现的。
2、这种方法的缺点是正极性等离子弧的功率有限，而等离子弧从喷嘴到工件的整个过程中都会受到水蒸气介质的影响，进一步降低了等离子弧的功率。因此，等离子切割的效率大大降低。
3、为了消除上述缺点，可以使用中国专利zl201711459906.x：一种注水等离子切割金属方法。该方法是反极性等离子切割方法，包括三个步骤。在步骤1中，安装一个带有空心铜管电极和喷嘴电极的等离子体电焊机，其中空心铜管电极位于等离子体电焊机的中心，喷嘴电极插入等离子体电焊机的下端，在空心铜管电极和喷嘴电极之间放置一个绝缘旋流器、供应给等离子体电焊机的等离子气体通过旋流器的切向开口输入，在旋流器的作用下，有助于拉伸电弧并在空心铜管电极内形成局部涡流。在步骤2中，通过等离子体电焊机的毛细孔供水，供水流量为0.035-0.055升/分钟，具体供水流量根据金属板的厚度和位于铜空心管电极顶部的毛细孔确定。在步骤3中，空心铜管电极通过镇流器和断路器与喷嘴电极连接，在供应冷却水和等离子气体后，等离子体电焊机机体的内部振荡器使空心铜管电极和喷嘴电极之间产生间隙。流经间隙的等离子气体生成辅助电弧，辅助电弧沿放电室的轴线扩散。在温度的作用下，流经毛细管的水瞬间汽化并与等离子气体涡流混合，形成含有20%水蒸汽的混合气体。当混合气体从喷嘴电极流出并到达待切割金属时，会产生切割电弧，并通过断路器关闭辅助电弧。切割电弧在空心铜管电极内表面和待切割金属之间点燃，切割过程开始，切割过程中空心铜管电极和喷嘴电极由冷却水冷却。上述等离子气体包括空气、氧气或混合气体。
4、这种方法的缺点是缺乏等离子体生成气体射流的外部稳定，因此等离子弧会扩大，切割宽度也会增加。
5、与所述设备技术原理（原型）最接近的是等离子弧切割设备[专利ep0794697a2：一种等离子弧切割设备。作者：richardw.jr.couch、nicholasa.sanders、lifengluo、johnsobr。申请人：hypertherm,inc，国际专利分类6:h05h1/34，授权公告日1997.09.10。用于烧穿和切割工件的正极性等离子弧焊枪存在二次气流，该气流紧靠等离子弧从焊枪中流出，是一股均匀的漩涡气流。在二次气流行进路径上，在其进入喷嘴的位置上，有一个带有节流孔的漩涡环，气体从预室进入该环。二次气流喷嘴由一个可更换的防护罩覆盖，防护罩由一个金属件组成，金属件上有一个中心孔，其大小可使二次气流环绕等离子射流，中心孔周围有一组孔，其目的是在切割时分流部分二次气流，但在烧穿时不分流。等离子体生成喷嘴的头部加大，外表面呈剪切状，以改善冷却效果。
6、这种结构的缺点是，由于等离子体生成喷嘴中心孔周围有一组孔，烧穿区的尺寸（宽度）会增大，而且在使用水或水蒸气作为二次气流的情况下，等离子切割的效率会降低。
技术实现思路
1、本发明为了解决背景技术等离子切割效率低的问题，提供一种使用水进行金属板反极性切割的等离子体电焊机，用于使用水在反极性条件下切割厚度为20~200毫米的金属板。
2、本发明的技术解决方案是：
3、使用水进行金属板反极性切割的等离子体电焊机，包括铜阳极1，其改进在于：所述铜阳极1具有一空腔且顶端封闭、底端开口，铜阳极1的下端与等离子体生成喷嘴4的上端联通；
4、等离子体生成喷嘴4的上端还套有第一漩涡器2，第一漩涡器2上具有至少一个从外至内的切线通道，切线通道用于将等离子体生成气体3形成涡流并输送至铜阳极1内；
5、外喷嘴5包括反向喷嘴52、第二漩涡器51和外部固定部件53；反向喷嘴52部分覆盖在等离子体生成喷嘴4上，第二漩涡器51部分覆盖在反向喷嘴52上，外部固定部件53用于固定反向喷嘴52和第二漩涡器51；
6、第二漩涡器51的底部具有一个第一中心孔513，第二漩涡器51具有从外至内的用于输入二次气流6的输入通道511和用于形成涡流的切向沟槽512，第一中心孔513直径大于等离子体生成喷嘴4出口的直径。
7、优选的，铜阳极1的底端为向外扩张的喇叭口形，等离子体生成喷嘴4的上端的直径小于喇叭口口径最大处的直径。
8、优选的，铜阳极1的外表面设置有螺旋通道。
9、优选的，第二漩涡器51呈倒锥形。
10、优选的，反向喷嘴52上设置有楔形沟槽521、用于通入二次气流的圆孔522和用于通过生成气体3的第二中心孔523，圆孔522与反向喷嘴的中心轴线的距离大于等于第二漩涡器51的输入通道511最远端与第二漩涡器51中心轴线之间的距离。
11、优选的，二次气流为压缩空气，其中加入20~30%重量百分比的水或水蒸气。
12、优选的，等离子体生成气体3是压缩空气或压缩空气与5~10%体积比的丙烷-丁烷的混合物。
13、优选的，在铜阳极1和待切割金属7之间反极性连续电流通过频率为200hz至20khz的脉冲进行调制，相对于连续电流的初始值，脉冲幅度为±5%至±50%。
14、本发明的优点：
15、（1）通过二次气流压缩和稳定切割等离子弧，降低切割坡口的氮气饱和度，从而提高切割效率和切割质量。
16、（2）二次气流含有水或水蒸气，可使水解离形成氧气和氢气，氧气可提高切割电弧的效率，氢气可促进切割坡口的还原反应过程，减少有害杂质的饱和度。
17、（3）在反极性条件下切割，可以增加切割电弧的电流（最大400~450a），因此可以切割厚度较大的金属（最厚200mm）。
18、（4）本发明使用一端封闭的空心铜阳极，可在其中形成切割用可移动的等离子弧，有助于延长铜阳极的使用寿命。
19、（5）可用于制造机器和金属结构的坯料。本发明尤其可应用于建筑、造车和造船、机械和仪器制造等行业。
1.使用水进行金属板反极性切割的等离子体电焊机，包括铜阳极（1），其特征在于：所述铜阳极（1）具有一空腔且顶端封闭、底端开口，铜阳极（1）的下端与等离子体生成喷嘴（4）的上端联通；
2.根据权利要求1所述的使用水进行金属板反极性切割的等离子体电焊机，其特征在于：铜阳极（1）的底端为向外扩张的喇叭口形，等离子体生成喷嘴（4）的上端的直径小于喇叭口口径最大处的直径。
3.根据权利要求2所述的使用水进行金属板反极性切割的等离子体电焊机，其特征在于：铜阳极（1）的外表面设置有螺旋通道。
4.根据权利要求3所述的使用水进行金属板反极性切割的等离子体电焊机，其特征在于：第二漩涡器（51）呈倒锥形。
5.根据权利要求4所述的使用水进行金属板反极性切割的等离子体电焊机，其特征在于：反向喷嘴（52）上设置有楔形沟槽（521）、用于通入二次气流的圆孔和用于通过生成气体（3）的第二中心孔（523），圆孔与反向喷嘴的中心轴线的距离大于等于第二漩涡器（51）的输入通道（511）最远端与第二漩涡器（51）中心轴线之间的距离。
6.根据权利要求1-5任一所述的使用水进行金属板反极性切割的等离子体电焊机，其特征在于：二次气流为压缩空气，其中加入20~30%重量百分比的水或水蒸气。
7.根据权利要求1-5任一所述的使用水进行金属板反极性切割的等离子体电焊机，其特征在于：等离子体生成气体（3）是压缩空气或压缩空气与5~10%体积比的丙烷-丁烷的混合物。
8.根据权利要求1-5任一所述的使用水进行金属板反极性切割的等离子体电焊机，其特征在于：在铜阳极（1）和待切割金属（7）之间反极性连续电流通过频率为200hz至20khz的脉冲进行调制，相对于连续电流的初始值，脉冲幅度为±5%至±50%。