气体火焰切割工艺及参数.docx
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气体火焰切割工艺及参数
气体火焰切割工艺及参数之阿布丰王创作
时间：
二O二一年七月二十九日
影响气割过程的主要参数
影响气体火焰切割过程（包括切割速度和质量）的主要工艺因素有：
①切割氧的纯度；
②切割氧的流量、压力及氧流形状；
③切割氧流的流速、动量和攻角；
④预热火焰的功率；
⑤被切割金属的成份、性能、概况状态及初始温度；
⑥其他工艺因素.
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失落.因此,切割氧的纯度、流量、流速和氧流形状对气割质量和切割速度有重要的影响.
⑴切割氧的纯度
氧气的纯度是影响气割过程和质量的重要因素.氧气纯度差,不单切割速度年夜为降低、切割面粗拙、切口下缘沾渣,而且氧气消耗量的增加.氧气纯度从99.5%降到98%,即下降1.5%,切割速度下降25%,而耗氧量增加50%.一般认为,氧气纯度低于95%,就不能气割,要获得无粘渣的气割切口,氧气纯度需达到99.6%.
⑵切割氧流量
切割厚度12mm钢板时氧气流量对切割速度的影响如图1所示.由图可见,随着氧流量的增加,切割速度逐渐增年夜,切割速度提高,但超越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,此时不单切割质量最高,而且切割质量最好.
⑶切割氧压力
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年夜.但压力增加到一定值,可切割的厚度也达到最年夜值,再增年夜压力,可切割的厚度反而减小.切割氧压力对切割速度的影响年夜致相同.如图2所示.
由图2可见,用普通割嘴气割时,在压力较低的情况下,随着压力增加,切割速度也提高,但当压力超越0.3MP以后,切割速度反而下降；再继续加年夜压力,不单切割速度降低,而且切口加宽,切口断面粗拙.用扩散形割嘴气割时,如果切割氧压力符合割嘴的设计压力,则压力增年夜时,由于切割氧流的流速和动量增年夜,所以切割速度比用普通割嘴时也有所增加.
气割工艺参数
气割的工艺参数包括预热火焰功率、氧气压力、切割速度、割嘴到工件的距离以及切割倾角等.
⑴预热火焰的选择
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.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.
①预热火焰的功率要随着板厚的增年夜而加年夜,割件越厚,预热火焰功率越年夜.氧-乙
炔预热火焰的功率与板厚的关系见表1.
表1氧-乙炔预热火焰的功率与板厚的关系
板厚/mm
3-25
25-50
50-100
100-200
200-300
②在切割较厚钢板时,应采纳轻度碳化焰,以免切口上缘熔塌,同时也可使外焰长一些.
③使用扩散行割嘴和氧帘割嘴切割厚度200mm以下钢板时,火焰功率选年夜一些,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,预热火焰的功率要年夜一些.
⑤用单割嘴切割坡口时,因熔渣被吹向切口外侧,为弥补能量,要加年夜火焰功率.
气体火焰切割的预热时间应根据割件厚度而定,表2列出火焰切割选定预热时间的经验数据.
表2气体火焰切割选定预热时间的经验数据
板厚/mm
预热时间/s
板厚/mm
预热时间/s
20
6-7
150
25-28
50
9-10
200
30-35
100
15-17
-
-
⑵切割氧压力的选定
切割氧压力取决于割嘴类型和嘴号,可根据工件厚度选择氧气压力.切割氧气压力过年夜,易使切口变宽、粗拙；压力过小,使切割过程缓慢,易造成沾渣.
表3切割氧气压力的推荐值
板厚/mm
切割氧压力/MP
3-12
12-30
30-50
50-100
100-150
在实际切割工作中,最佳切割氧压力可用试放“风线”的法子来确定.对所采纳的割嘴,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.
⑶切割速度
切割速度与工件厚度、割嘴形式有关,一般随工件厚度增年夜而减慢.切割速度必需与切口内金属的氧化速度想适应.切割速度太慢会使切口上缘熔化,太快则后拖量过年夜,甚至割不透,造成切割中断.在切割把持时,切割速度可根据熔渣火花在切口中落下的方向来掌握,当火花呈垂直或稍偏向前方排出时,即为正常速度.在直线切割时,可采纳火花稍偏向后方排出的较快的速度.
氧化速度快,排渣能力强,则可以提高切割速度.切割速渡过慢会降低生产率,且会造成切口局部熔化,影响割口概况质量.机器切割速度比手工切割速度平均可提高20%,表4列出机械化切割时切割速度的推荐数据.
⑷割嘴到工件概况的距离
割嘴到工件概况的距离是根据工件厚度及预热火焰长度来确定.割嘴高渡过低会使切口上线发生熔塌,飞溅时易梗塞割嘴,甚至引起回火.割嘴高渡过年夜,热损失增加,且预热火焰对切口前缘的加热作用减弱,预热不充沛,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,招致后拖量和切口宽度增年夜,在切割薄板场所还会使切割速度降低.
表4机械切割时切割速度的推荐数据
钢板厚度
切割形式
半制品直线切割
有机加工余量的切割
概况切割质量要求低的切割
精确的直线切割
精确的成形切割
5
---
330-350
710-760
590-640
400-500
10
710-730
330-470
570-620
480-520
320-400
20
580-630
400
470-500
390-420
260-330
30
520-560
350
410-450
350-380
230-290
50
440-480
330
350-380
300-320
200-250
100
380-420
290
310-330
260-280
170-220
150
360-390
260
290-310
240-260
160-200
（5）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.切割倾角的年夜小主要根据工件厚度而定,工件厚度在30mm
以下时,后倾角为20°~30°；工件厚度年夜于30mm时,起割是为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3所示.
气体火焰切割的工艺要点
（1）气割前的准备工作
被切割金属的概况,应仔细地清除铁锈、尘垢或油污.被切割件应垫平,以便于散放热量和排除熔渣.决不能放在水泥地上切割,因为水泥空中遇高温后会崩裂.切割前的具体要求如下.
①检查工作场地是否符合平安要求,割炬、氧气瓶、乙炔瓶（或乙炔发生器及回火防止器）、橡胶管、压力表等是否正常,将气割设备按把持规程连接好.
②切割前,首先将工件垫平,工件下面留出一定的间隙,以利于氧化铁渣的吹除.切割时,为了防止把持者被飞溅的氧化铁渣烧伤,需要时可加挡板遮挡.
③将氧气调节到所需的压力.对射吸式割炬,应检查割炬是否有射吸能力.检查的方法是：
首先拔下乙炔进气软管并弯折起来,再翻开乙炔阀门和预热氧阀门.这时,将手指放在割炬的乙炔过气管接头上,如果手指感到有抽力并能吸附在乙炔进气管接头上,说明割炬有射吸能力,可以使用；反之,说明割炬不正常,不能使用,应检查修理.
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④检查风线,方法是扑灭火焰并将预热火焰调整适当.然后翻开切割氧气阀门,观察切割氧流（即风线）的形状,风线应为笔直、清晰的圆柱体并有适当的长度.这样才华使工件切口概况光滑干净,宽窄一致.如果风线不规则,应关闭所有的阀门,用通针或其他工具修整割嘴的内概况,使之光滑.
预热火焰的功率应根据板材厚度分歧加以调整,火焰性质应采纳中性焰.
（2）手工气割的把持要点
气割把持中,首先扑灭割炬,随即调整火焰.火焰的年夜小根据钢板的厚度进行调整,然后预热工件和进行切割.
1）火焰调整
根据燃气与氧的混合比分歧,切割火焰分为碳化焰、中性焰和氧化焰,如图4所示.
在使用乙炔的场所,氧与乙炔的体积比（O2/C2H2）为1.1~1.15时,形成的火焰为中性焰,由焰芯、内焰和外焰组成.焰芯为C2H2与O2的混合气.内焰为C2H2与O2发生一次燃烧的反应区,其反应式为
C2H2O2→2COH2
在内焰中距离焰芯2~3mm处,温度最高,约3100°C.外焰是一次燃烧生成的CO和H2、空气中氧化合成而燃烧的区域,其反应式为
→2CO2H2O
火焰温度约2500°C.外焰越长,呵护切割氧流的效果越好.
O2/C2H2比值小于1.1时形成碳化焰,也有焰芯、内焰和外焰,内焰中存在未燃烧的碳,火焰长而软,温度也较低.O2/C2H2比值小于1.15时形成氧化焰,只有焰芯和外焰两部份.火焰短而挺直并陪陪伴“嘶、嘶……”声,最高温度可达约3300°C.因火焰中存在过剩氧,具有氧化性.
气割时一般应调整火焰到中性焰,同时火焰的强度要适中.一般不采纳碳化焰,因为碳化焰会使切割边缘增碳.调整好火焰后,应当放出切割氧,检查火焰性质是否有变动.
切割火焰过强时会呈现以下问题：
①切口上边缘熔塌,并粘有颗粒状熔滴；
②切割面不服整,粗拙度变差；
③切口下缘粘渣.
切割火焰过弱时会发生以下问题：
①切割速度减慢,且易发生切割中断现象；
②易发生回火；
③后拖量增年夜.
应根据工件厚度、割嘴种类和质量要求确定预热和切割火焰,其要点如下：
①预热和切割火焰的功率（乙炔流量、氧气流量）要随着钢板厚度增年夜而加年夜；
②切割较厚钢板时,火焰宜用轻度碳化焰,以免切口上缘熔塌,同时也可使外焰长一些；
③使用扩散形割嘴和氧帘割嘴切割厚度20mm以下钢板时,火焰功率应年夜一些,以加速切口前缘加热到燃点,从而获得较高的切割速度；
④切割碳含量较高或合金元素含量较高的钢材时,因它们的燃点较高,预热火焰的功率要年夜一些；
⑤用单割嘴切割坡口时,因熔渣被吹向切口外侧,为弥补热量,要加年夜火焰的功率；
⑥使用石油气或天然气作为燃气,因其火焰温度低,预热时间较长；在切割小尺寸零
件等需频繁预热起割的场所,为提高切割效率,可把火焰调节成氧化焰,开始切割后再恢复到中性焰.
2）把持技术
气割把持因个人的习惯分歧,可以有所分歧.一般是右手把住割炬把手,以右手的拇指和食指把住预热氧的阀门,以便于调整预热火焰和当回火时及时切断预热氧气.左手的拇指和食指把住开关切割氧的阀门,同时还要起掌握方向的作用.其余三个手指平稳地托住混合室.上身不要弯得太低,呼吸要有节奏；眼睛应注视和割嘴,并着重注视割口前面的割线.这种气割方法为“抱切法”,一般是依照从右向左的方向切割.开始切割时,先预热钢板的边缘,待切口位置呈现微红的时候,将火焰局部移出边缘线以外,同时慢慢翻开切割氧气阀门.当有氧化铁渣随氧气流一起飞出时,证明已经割透,这时应移动割炬逐渐向前切割.
切割很厚的金属时,割嘴与被切割金属概况年夜约成10°~20°倾角,以便能更好地加热割件边缘,使切割过程容易开始.切割厚度50mm以下的金属,割嘴开始应与被切割金属概况成垂直位置.如果是从零件内廓开始切割,必需预先在被切割件上面作孔（孔的直径即是切割宽度）.开始切割时,先用预热火焰加热金属边缘,直至加热到使其能在氧中可以燃烧的温度,即在割件概况层呈现将要熔化的状态时,再放出切割氧进行切割.切割时割嘴与被切割金属概况的距离应根据火焰焰心长度来决定,最好使焰心尖端距割件1.5~3mm,绝不成使火焰焰心触及割件概况.为了保证割缝质量,在全部气割过程中,割嘴到割件概况的距离应坚持一致.
沿直线切割钢板时,割枪应向运动反方向倾斜20°~30°,这时切割最为有效.但在沿曲线外轮廓切割时,割嘴必需严格垂直于切割金属的概况.
切割过程中,有时因割嘴过热和氧化铁渣的飞溅,使切割割嘴堵住或乙炔供应不及时,割嘴发生鸣爆并发生回火现象.这时应迅速关闭预热氧气阀门,阻止氧气倒流入乙炔管内,使回火熄灭.如果此时割炬内还在发出嘶嘶的响声,说明割炬内回火尚未熄灭,这时应迅速再将乙炔阀门关闭或迅速拔下割炬上的乙炔软管,使回火的火焰气体排出.处置完毕后,应先检查割炬的射吸能力,然后才可以重新扑灭割炬.
气割过程中,若把持者需移出发体位置时,应先关闭切割氧阀门,然后移出发体位置.如果切割较薄的钢板,在关闭切割氧的同时,火焰应迅速离开钢板概况,以防止因板薄受热快,引起变形和使割缝重新粘合.当继续切割时,割嘴一定要瞄准割缝的接割处,并适当预热,然后慢慢翻开切割氧气阀门,继续进行切割.
切割临近终点时,割嘴应向切割前进的反方向倾斜一些,以利于钢板的下部提前割透,使收尾的割缝较整齐.当达到终点时,应迅速关闭切割氧气的阀门并将割炬抬起,然后关闭乙炔阀门,最后关闭预热氧气阀门.如果停止工作时间较长,应将氧气阀门关闭,松开减压器调节螺丝,并将氧气胶管中的氧气放出.结束切割工作时,将减压器卸下并将乙炔供气阀门关闭.
气割缺陷及防止办法
气体火焰切割作业中,经常因为气割工艺参数调整和把持不妥,会造成各种切割缺陷.切割之后的切口状态及原因见图5.气割生产中罕见缺陷的种类、发生原因及防止办法见表6.
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