火焰切割工艺汇总.docx
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火焰切割工艺汇总
火焰切割工艺汇总
火焰切割精度是指被切割完的工作几何尺寸与其图纸尺寸对比的误差关系，切割质量是指工件切割断面的表面粗糙度、切口上边缘的熔化塌边程度、切口下边缘是否有挂渣和割缝宽度的均匀性等。
而火焰切割精度依靠其工艺参数来保证，影响火焰切割的主要因素有：
1、可燃气体种类；2、割炬型号；3、切割氧纯度、压力、流量、氧流形状；4、切割速度、倾角；5、火焰调整；6、预热火焰能率；7、割嘴与工件间的倾斜角、割嘴离工件表面的距离等。
其中切割氧流起着主导作用。
切割氧流既要使金属燃烧，又要把燃烧生成的氧化物从切口中吹掉。
因此，切割氧的纯度、流量、流速和氧流形状对火焰切割质量和切割速度有重要的影响。
一、可燃气体种类
火焰切割中，常用的可燃性气体有乙炔、煤气、天然气、丙烷等，一般来说，燃烧速度快、燃烧值高的气体适用于薄板切割；燃烧值低、燃烧速度缓慢的可燃性气体更适用于厚板切割，尤其是厚度在200mm以上的钢板，如采用煤气或天然气进行切割，将会得到理想的切割质量，只是切割速度会稍微降低一些。
二、割炬型号
被割件越厚，割炬型号、割嘴号码、氧气压力均应增大，氧气压力与割件厚度、割炬型号、割嘴号码的关系是切割速度会稍微降低一些。
（在实际生产当中，切割速度差不多的情况下应优先选用小点的割嘴，优点有：
切割面质量比较高、热变形小、节约燃气和氧气。
三、切割氧纯度、压力、流量、氧流形状
切割氧纯度
氧气的纯度对氧气消耗量、切口质量和气割速度也有很大影响。
氧气纯度降低，氧气中的杂质如氮等在气割过程中会吸收热量，并在切口表面形成气体薄膜，阻碍金属燃烧，会使金属氧化过程缓慢、切割速度大为降低、割缝也随之变宽、切割面粗糙、切口下缘沾渣，而且氧气消耗量的增加。
因此,气割用的氧气的纯度应尽可能地提高，一般要求在99.5％以上。
若氧气的纯度降至95％以下，气割过程将很难进行。
要获得无粘渣的气割切口，氧气纯度需达到99.6%。
（这就是为什么液氧要比空气分离的氧气好用的原因。
）
切割氧压力
当割件较薄时，切割氧压力可适当降低。
但切割氧的压力不能过低，也不过高。
若切割氧压力过高，则切割缝过宽，切割速度降低，不仅浪费氧气，同还会使切口表面粗糙，而且还将对割件产生强烈的冷却作用。
若氧气压力过低，会使气割过程中的氧化反应减慢，切割的氧化物熔渣吹不掉，在割缝背面形成难以清除的熔渣粘结物，甚至不能将工件割穿。
随着切割氧压力的提高，氧流量相应增加，因此能够切割板厚度随之增大。
但压力增加到一
定值，可切割的厚度也达到最大值，再增大压力，可切割的厚度反而减小。
切割氧压力对切割速
度的影响大致相同。
在实际切割工作中，最佳切割氧压力可用试放“风线”的办法来确定。
对所采用的割嘴，当风线最清晰、且长度最长时，这时的切割压力即为合适值，可获得最佳的切割效果。
切割氧流量
切割钢板时氧气流量对切割速度的影响，随着氧流量的增加，切割速度逐渐增大，切割速度提高，但超过某个界限值反而降低。
因此，对某一钢板厚度存在一个最佳氧流量值，此时不但切割质量最高，而
且切割质量最好。
四、切割速度、倾角
切割速度
切割速度与工件厚度、割嘴形式有关，一般随工件厚度增大而减慢。
切割速度必须与切口内金属的氧化速度想适应。
切割速度直接影响到切割过程的稳定性和切割断面质量。
如果想人为地调高切割速度来提高生产效率和用减慢切割速度来最佳地改善切割断面质量，那是办不到的，只能使切割断面质量变差。
切割速度太慢会降低生产率，使切口上缘熔化塌边，下边缘产生圆角、切割断面下半部分出现水冲状的深沟凹坑等；太快则后拖量过大，使切割断面出现凹陷和挂渣等质量缺陷，严重的甚至割不透，造成切割中断。
机器切割速度比手工切割速度高
通过观察熔渣从切口喷出的特点，可调整到合适的切割速度。
在正常的火焰切割过程中，切割氧流相对垂直的割炬来说稍微偏后一个角度，其对应的偏移叫后拖量（见图）。
切割速度可根据熔渣火花在切口中落下的方向来掌握，速度过低时，没有后拖量，工件下面割口处的火花束向切割方向偏移。
如提高割炬的运行速度，火花束就会向相反的方向偏移，当火花束与切割氧流平行或稍偏向前方排出时时，就认为该切割速度正常。
速度过高时，火花束明显后偏。
直线切割时，可采用火花稍偏向后方排出的较快的速度
切割倾角
割嘴与割件间的切割倾角直接影响气割速度和后拖量。
切割倾角的大小主要根据工件厚度来确定。
一般气割
4mm以下厚的钢板时，割嘴应后倾25°～45°；气割4～20mm厚的钢板时，割嘴应后倾20°～30°；气割20～30mm厚的钢板时，割嘴应垂直于工件；气割工件厚度大于30mm时，起割时为5°～10°的前倾角，割透后割嘴垂直于工件，结束时为5°～10°的后倾角。
手工曲线切割时，割
嘴垂直于工件。
割嘴的切割倾角与切割厚度的关系如图1-1。
割嘴与工件间的倾角对气割速度和后拖量产生直接影响，如果倾角选择不当，不但不能提高气割速度，反而会增加氧气的消耗量，甚至造成气割困难，如图2-2。
五、火焰的调整
通过调整氧气和乙炔的比例可以得到三种切割火焰：
中性焰（即正常焰），氧化焰，还原焰，见图3-3
正常火焰的特征是在其还原区没有自由氧和活性碳，有三个明显的区域，焰芯有鲜明的轮廓（接近于圆柱形）。
焰芯的成分是乙炔和氧气，其末端呈均匀的圆形和光亮的外壳。
外壳由赤热的碳质点组成。
焰芯的温度达
1000℃。
还原区处于焰芯之外，与焰芯的明显区别是它的亮度较暗。
还原区由乙炔未完全燃烧的产物——氧化碳和氢组成，还原区的温度可达3000℃左右。
外焰即完全燃烧区，位于还原区之外，它由二氧化碳和水蒸气、氮气组成，其温度在1200~2500℃之间变化。
氧化焰是在氧气过剩的情况下产生的，其焰芯呈圆锥形，长度明显地缩短，轮廓也不清楚，亮度是暗淡的；同样，还原区和外焰也缩短了，火焰呈紫蓝色，燃烧时伴有响声，响声大小与氧气的压力有关，氧化焰的温度高于正常焰。
如果使用氧化焰进行切割，将会使切割质量明显地恶化。
还原焰是在乙炔过剩的情况下产生的，其焰芯没有明显的轮廓，其焰芯的末端有绿色的边缘，按照这绿色的边缘来判断有过剩的乙炔；还原区异常的明亮，几乎和焰芯混为一体；外焰呈黄色。
当乙炔过剩太多时，开始冒黑烟，这是因为在火焰中乙炔燃烧缺乏必须的氧气造成的。
图1-1图2-2
图3-3
预热火焰的能量大小与切割速度、切口质量关系相当密切。
随着被切工件板厚的增大和切割速度的加快，火焰的能量也应随之增强，但又不能太强，尤其在割厚板时，金属燃烧产生的反应热增大，加强了对切割点前沿的预热能力，这时，过强的预热火焰将使切口上边缘严重熔化塌边。
太弱的预热火焰，又会使钢板得不到足够的能量，逼使减低切割速度，甚至造成切割过程中断。
所以说预热火焰的强弱与切割速度的关系是相互制约的。
一般来说，切割200mm以下的钢板使用中性焰可以获得较好的切割质量。
在切割大厚度钢板时应使用还原焰预热切割，因为还原焰的火焰比较长，火焰的长度应至少是板厚的1.2倍以上。
六、预热火焰能率
预热火焰的作用是把金属工件加热至金属在氧气中燃烧的温度，并始终保持这一温度，同时还使钢材表面的氧化皮剥离和熔化，便于切割氧流与金属接触。
预热火焰是影响气割质量的重要工艺参数。
气割时一般选用中性焰或轻微的氧化焰。
碳化焰因有游离碳的存在，会使切口边缘增碳，所以不能采用。
同时火焰的强度要适中应根据工件厚度、割嘴种类和质量要求选用预热火焰。
如在气割厚钢板时，由于气割速度较慢，为防止割缝上缘熔化，应相应使火焰能率降低；若此时火焰能率过大，会使割缝上缘产生连续珠状钢粒，甚至熔化成圆角，同时还造成割缝背面粘附熔渣增多，而影响气割质量。
如在气割薄钢板时，因气割速度快，可相应增加火焰能率，但割嘴应离工件远些，并保持一定的倾斜角度；若此时火焰能率过小，使工件得不到足够的热量，就会使气割速度变慢，甚至使气割过程中断。
1、预热火焰的功率要随着板厚的增大而加大，割件越厚，预热火焰功率越大；
2、在切割较厚钢板时，应采用轻度碳化焰，以免切口上缘熔塌，同时也可使外焰长一些。
3、使用扩散型割嘴和氧帘割嘴切割厚度200mm以下钢板时，火焰功率选大一些，以加速切口的前缘加热到燃点，从而获得较高的切割速度。
4、切割碳含量较高或合金元素教多的钢材时，因为他们燃点较高，预热火焰的功率要大一些。
5、用单割嘴切割坡口时，因熔渣被吹向切口外侧，为补充能量，要加大火焰功率。
七、割嘴与工件间的倾斜角、割嘴离工件表面的距离
割嘴到工件表面的距离是根据工件厚度及预热火焰长度来确定。
割嘴高度过低会使切口上线发生熔塌，飞溅时易堵塞割嘴，甚至引起回火。
割嘴高度过大，热损失增加，且预热火焰对切口前缘的加热作用减弱，预热不充分，切割氧流动能下降，使排渣困难，影响切割质量。
同时进入切口的氧纯度也降低，导致后拖量和切口宽度增大，在切割薄板场合还会使切割速度降低。
割嘴离工件表面的距离通常火焰焰芯离开工件表面的距离应保持在3～5mm的范围内，这样，加热条件最好，而且渗碳的可能性也最小。
如果焰芯触及工件表面，不仅会引起割缝上缘熔化，还会使割缝渗碳的可能性增加。
一般来说，切割薄板时，由于切割速度较快，火焰可以长些，割嘴离开工件表面的距离可以大些；切割厚板时，由于气割速度慢，为了防止割缝上缘熔化，预热火焰应短些，割嘴离工件表面的距离应适当小些，这样，可以保持切割氧流的挺直度和氧气的纯度，使切割质量得到提高。
数控火焰切割质量缺陷与原因分析
在实际生产过程中，经常会产生这样或那样的质量问题，一般有如下几种缺陷：
边缘缺陷，切割断面缺陷，挂渣、裂纹等。
而造成质量事故的原因很多，如果氧气纯度保证正常，设备运行正常，那么造成火焰切割质量缺陷的原因主要表现在如下几个方面：
割炬、割嘴、钢材本身质量、钢板材质。
1．上边缘切割质量缺陷
这是由于熔化而造成的质量缺陷。
（1）上边缘塌边
现象：
边缘熔化过快，造成圆角塌边。
原因：
①切割速度太慢，预热火焰太强；
②割嘴与工件之间的高度太高或太低；使用的割嘴号太大，火焰中的氧气过剩。
（2）水滴状熔豆串（见图9-9）
现象：
在切割的上边缘形成一串水滴状的熔豆。
原因：
①钢板表面锈蚀或有氧化皮；
②割嘴与钢板之间的高度太小，预热火焰太强；
③割嘴与钢板之间的高度太大。
（3）上边缘塌边并呈现房檐状（见图9-10）
现象：
在切口上边缘，形成房檐状的凸出塌边。
原因：
①预热火焰太强；
②割嘴与钢板之间的高度太低；
③切割速度太慢；割嘴与工件之间的高度太大，使用的割嘴号偏大，预热火焰中氧气过剩。
（4）切割断面的上边缘有挂渣（见图9-11）
现象：
切口上边缘凹陷并有挂渣。
原因：
①割嘴与工件之间的高度太大，切割氧压力太高；
②预热火焰太强。
2．切割断面凹凸不平，即平面度差
（1）切割断面上边缘下方，有凹形缺陷（见图9-12）现象：
在接受切割断面上边缘处有凹陷，同时上边缘有不同程度的熔化塌边。
原因：
①切割氧压力太高；
②割嘴与工件之间的高度太大；割嘴有杂物堵塞，使风线受到干扰变形。
（2）割缝从上向下收缩（见图9-13）
现象：
割缝上宽下窄。
原因：
①切割速度太快；
②割嘴与工件之间的高度太大，割嘴有杂物堵塞，使风线受到干扰变形。
（3）割缝上窄下宽（见图9-14）
现象：
割缝上窄下宽，成喇叭状。
原因：
①切割速度太快，切割氧压力太高；
②割嘴号偏大，使切割氧流量太大；
③割嘴与工件之间的高度太大；
（4）切割断面凹陷（见图9-15）
现象：
在整个切割断面上，尤其中间部位有凹陷。
原因：
①切割速度太快；
②使用的割嘴太小，切割压力太低，割嘴堵塞或损坏；
③切割氧压力过高，风线受阻变坏。
（5）切割断面呈现出大的波纹形状（见图9-16）
现象：
切割断面凸凹不平，呈现较大的波纹形状。
原因：
①切割速度太快；
②切割氧压力太低，割嘴堵塞或损坏，使风线变坏；
③使用的割嘴号太大。
（6）切口垂直方向的角度偏差（见图9-17）
现象：
切口不垂直，出现斜角。
原因：
①割炬与工件面不垂直；
②风线不正。
（7）切口下边缘成圆角（见图9-18）
现象：
切口下边缘有不同程度的熔化，成圆角状。
原因：
①割嘴堵塞或者损坏，使风线变坏；
②切割速度太快，切割氧压力太高。
（8）切口下部凹陷且下边缘成圆角（见图9-19）
现象：
接近下边缘处凹陷并且下边缘熔化成圆角。
原因：
切割速度太快，割嘴堵塞或者损坏，风线受阻变坏。
3．切割断面的粗糙度缺陷切割断面的粗糙度直接影响后续工序的加工质量，切断面的粗糙度与割纹的超前量及其深度有关。
（1）切割断面后拖量过大（图9-20）
现象：
切割断面割纹向后偏移很大，同时随着偏移量的大小而出现不同程度的凹陷。
原因：
①切割速度太快；
②使用的割嘴太小，切割氧流量太小，切割氧压力太低；
③割嘴与工件的高度太大。
（2）在切割断面上半部分，出现割纹超前量（见图9-21）
现象：
在接近上边缘处，形成一定程度的割纹超前量。
原因：
①割炬与切割方向不垂直，割嘴堵塞或损坏；
②风线受阻变坏；
现象：
在靠近切割断面下边缘处出现割纹超前量太大。
原因：
①割嘴堵塞或损坏，风线受阻变坏；
②割炬不垂直或割嘴有问题，使风线不正、倾斜。
4．挂渣在切割断面上或下边缘产生难以清除的挂渣。
（1）下边缘挂渣（见图9-23）
现象：
在切割断面的下边缘产生连续的挂渣。
原因：
①切割速度太快或太慢，使用的割嘴号太小，切割氧压力太低；
②预热火焰中燃气过剩，钢板表面有氧化皮锈蚀或不干净；
③割嘴与工件之间的高度太大，预热火焰太强。
（2）切割断面上产生挂渣
现象：
在切割断面上有挂渣，尤其在下半部分有挂渣。
原因：
合金成份含量太高。
5．裂纹
现象：
在切割断面上出现可见裂纹，或在切割断面附近的内部出现脉动裂纹，或只是在横断面上可见到裂纹。
原因：
含碳量或含合金成份太高，采用预热切割法时，工件预热温度不够，工件冷却时间太快，材料冷作硬化。
什么样的割口是好的
切割后的割口面中间泛白没有疤痕割口不带渣子没有烧边现象
割嘴的修理：
割嘴经过使用后表面粘有渣子或者是触碰产生毛刺，首先
（一）用砂纸把割嘴修磨平整，再用纸或者木头抛光（为了割嘴不容易挂渣），
（二）用钢锥在割嘴高压进出气端轻轻的扩一下（一般在风线短或者不规则通针修不出来的情况下使用，原因：
①扩高压进气端为的是出气顺畅，②扩出气端为了使它圆滑，风线圆而直，③钢锥用Φ3-Φ4的不锈钢焊条制作，锥度要小、圆、光滑。
）（三）用棉纱或软布擦掉割嘴上的杂物和乙炔黑，不要用砂纸打磨否者影响气密性，（四）用通针通一下割嘴上的各个孔，通针应与孔的大小相匹配，否者影响孔的圆度。
气割切口质量
JB3092-82（火焰切割面质量技术要求）对自动、半自动及手工火焰切割厚度在5～150mm的低碳钢中碳钢及普通低合金钢的轧制钢材，其切割面质量共风七项评定内容，每项评定内容中又各分成四个等级，即0级、1级、2级、3级。
七项评定内容为：
表面粗糙度，用G表示；平面度，用B表示；上缘熔化程度，用S表示；挂渣状态，用Z表示；缺陷的极限间距，用Q表示；直线度，用P表示；垂直度，用C表示。
在有度量要求的切割面上，应分别标注所需要的质量评定要求的种类和等级，其标注方法用上述评功定项目字母代号和等级序号表示。
例如，对切割面质量要求表面粗糙1级，垂直度2级，标为G1C2。
一、表面粗糙度
表面粗糙度指切割面波纹峰与谷之间的距离（取任意五点的平均值），切割面波纹高度的分级。
切割面波纹高度的分级详见表13-13的规定。
表13-13表面粗糙度（μm）
等级
波纹高度（G值）
图例
0
1
2
3
≤40
≤80
≤160
≤320
二、平面度
指沿切割方向垂直于切割面上的凸凹程度，按被切割钢板厚度的百分比计算，其平面度公差详见表13-14的规定。
表13-14平面度公差（mm）
等级
平面度（B值）
图例
δ﹤20
δ﹤20～150
0
1
2
3
≤1﹪δ
≤2﹪δ
≤3﹪δ
≤4﹪δ
≤0.5﹪δ
≤1﹪δ
≤1.5﹪δ
≤2.5﹪δ
三、上边缘熔化程度
指气割过程中烧埸状况，表现为是否产生埸角及形成间断或连续性的熔化条状物。
其等级和融化程度详见表13-15上缘融化程度（μm）
等级
融化程度（S）及状态说明
0
1
2
3
基本倾角，塌边宽度≤0.5
上缘有圆角，塌边宽度≤1
上缘有明显圆角，塌边宽度≤1.5，边缘有熔融金属
上缘有圆角，塌边宽度≤2.5，有连续熔融金属
四、挂渣
指切断面的下缘附着铁的氧化物，按其附着多少和剥离难易程度来区分等级，其各等级的状态按表13-16的规定。
表13-16挂渣状态
等级
状态说明（Z）
0
1
2
3
附着很少的挂渣，几乎可自动剥离
有挂渣，比较容易清除
有条状挂渣，可铲除
挂渣较难清除，留有残迹
五、缺陷的极限间距
指沿切线方向的切割面上，由于振动的间断等原因，出现沟痕，使表面粗糙度突然下降，其沟痕空度为0.32—1.2mm，沟痕宽度不超过5mm者称为缺陷。
其等级和缺陷的极限间距按表13-17的规定。
表13-17缺陷极限间距（m）
等级
每个缺陷间的间距（Q）
0
1
2
3
≥5
≥2
≥1
≥0.5
六、直线度
指切割直线时，沿切割方向将起止两端连成的直线同实际切割面之间的间隙。
直线度的公差按表13-18的规定.
表13-18直线度公差（mm）
等级
直线度的公差（P）
图例
0
1
2
3
0.4
0.8
2
4
七、垂直度
指实际切断面与被切割金属表面的垂线之间的最大偏差。
按其被切割钢板厚度的百分比来计算。
其垂直度公差按表13-19的规定。
表13-19垂直度（mm）
等级
垂直度的公差（C）
图例
0
1
2
3
1﹪δ
2﹪δ
3﹪δ
4﹪δ
数控火焰切割机套料之原则及操作技巧
数控套料应遵循：
1先细而长后宽而大的。
（热影响区域相对于工件来说比较大，易变形。
）
2先内后外。
（如果有孔的零件，先将小零件套在孔内以提高钢材利用率）
3先大后小（为的是提高钢材利用率）
4先批量后零散，先规则后异型。
（为的是提高生产效率，提高钢板利用率，如：
①先割
量的余料较为规则更有利于后面的排料，②先割零散后割批量的，余料不规则不好排料，效率和利用率均较低。
）
5如果在余料较少且所割零件为细长条，应采用分段连点的方式以防变形。
6余料应尽可能为规则的块状，应避免产生长条。
（为的是方便二次套排，减小变形提高钢材利用率）。
7如果二次利用的钢板为不规则的，应尽可能的往规则用。
（为的是方便套料，提高钢材利用率）
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