高效、高质量、低成本,是现代等离子弧切割技术的发展方向。水中等离子弧切割具有切割效率高,热变形小,切割时噪音低、粉尘少、弧光辐射低等优点,因此在实际工业中得到了广泛应用。但是水中等离子弧切割也存在着一些不足。首先,水中等离子弧切割一般使用直流电源,存在着电弧压缩程度不够、轴指向性不好的局限性,因此切口成形不够好。其次,水中切割存在着切割面倾斜角过大、挂渣不容易清除、切口硬度偏高等质量问题。本文基于干式超声频脉冲切割原理,构建了水中超声频脉冲切割系统,将超声频电源与等离子弧切割电源并联,实现了对等离子切割电弧的超声频脉冲调制。为了分析水中超声频脉冲和不同等离子气的工艺效果,分别在干式和湿式条件下,进行了空气和氧气等离子切割试验,并且每种试验条件下都进行了直流切割以及超声频脉冲切割。试验过程中,首先对切口成形进行比较,包括上下切口宽度、左右侧倾斜角、左右侧平直度以及切口挂渣;其次测量了切口硬度,并观察了热影响区显微组织;最后探讨了组织变化与硬度变化之间的关系。试验结果表明:超声频脉冲的调制作用,使等离子弧切割切口成形明显改善。以水中氧气等离子弧切割低碳钢为例,当切割速度为60cm/min时,下切口宽度、右侧倾斜角、右侧平直度的最大改善率分别达到了27.8%、84.8%和65%。同时,水中超声频脉冲的作用,减少了切口挂渣,并且在空气等离子弧切割时改变了熔渣形态。然而,脉冲幅值对切口挂渣的影响不大。超声频脉冲的作用还使得水中切割时切口硬度降低,热影响区宽度降低、晶粒变细小。