加快构建现代海洋产业体系,着力提升海洋科技自主创新能力,水下切割技术作为现代海洋工程技术中不可或缺的一环,在未来拥有着巨大的发展潜力和广阔的市场需求。现阶段国内对水下药芯割丝切割的研究相对较少,切割过程和机理分析并不深入,并且药芯割丝主要来源于国外进口。在浅水环境下,利用药芯割丝对25mm厚度的Q235钢板进行切割工艺试验,从割缝宏观形貌和电弧稳定性两个方面评测其切割能力和质量。利用“电弧传感高速摄像”同步采集系统对水下切割过程中电弧的引弧过程、运动规律以及熔滴过渡类型和飞溅形式进行观察分析。采用光谱诊断法对水下切割电弧等离子体的元素激发和分布、电弧温度以及电子密度进行相关研究。研究结果表明:在浅水环境下药芯割丝可以实现25mm厚度钢板的切割,切割过程需要各项切割参数相互匹配,单方面提高工艺参数如切割电压或送丝速度则会降低切割过程的稳定性致使切割质量变差。结合割缝宏观形貌和电弧稳定性得到切割速度100mm/min时,电压设置45V,送丝速度5.9m/min以及电压为48V,送丝速度5.5m/min时,对25mm厚度的钢板可以实现较高质量切割。通过高速摄像观察到水下药芯割丝切割过程中熔滴过渡形式主要有排斥过渡、表面张力过渡和细熔滴过渡。水下切割与水下焊接熔滴过渡的不同之处在于切割过程中熔滴对割缝成形影响较小,通过改进割丝成分设计,合理提高细熔滴过渡类型在总熔滴过渡形式中所占比例有利于提高切割电弧稳定性和优化切割质量。根据发生飞溅时作用力的不同,水下药芯割丝电弧切割过程中的飞溅现象可以分为排斥飞溅、熔池震荡飞溅和爆炸飞溅。由电弧光谱诊断得到,切割参数的变化对电弧等离子体中元素的存在和分布影响较小。切割电弧等离子体中除了含有Fe等主要金属元素的谱线外,还含有O、H元素谱线,其中可以在波长423.85nm、777.29nm处观测到OⅠ的特征谱线,在432.83nm和446.92nm处观察到OⅡ的特征谱线。随着切割电压或送丝速度的增加,元素激发程度加强,电弧等离子体温度呈上升趋势,但相比于切割电压,送丝速度的变化对电弧等离子体温度的影响更为明显。切割电压和送丝速度对电弧等离子体电子密度的影响都呈现先下降后上升的趋势。