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比照的误差关系，切割质量是指工件切割断面的外表粗糙度、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、割嘴离工件外表的距离等。

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，并在切口外表形成气体薄膜，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。

假设氧气的纯度降至95％以下，气割过程将很难进行。

要获得无粘渣的气割切口，氧气纯度需到达99.6%。

〔这就是为什么液氧要比空气别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。

假设切割氧压力过高，则切割缝过宽，切割速度降低，不仅浪费氧气，同还会使切口外表粗糙，而且还将对割件产生强烈的冷却作用。

假设氧气压力过低，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，在割缝反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，可切割的厚度也到达最大值，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，最正确切割氧压力可用试放“风线”的方法来确定。

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，可获得最正确的切割效果。

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正确氧流量值，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正确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，复原焰，见图3-3

正常火焰的特征是在其复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℃。

复原区处于焰芯之外，与焰芯的明显区别是它的亮度较暗。

复原区由乙炔未完全燃烧的产物——氧化碳和氢组成，复原区的温度可达3000℃左右。

外焰即完全燃烧区，位于复原区之外，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，复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。

复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；复原区异常的明亮，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复原焰预热切割，因为复原焰的火焰比较长，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，同时还使钢材外表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；假设此时火焰能率过大，会使割缝上缘产生连续珠状钢粒，甚至熔化成圆角，同时还造成割缝反面粘附熔渣增多，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；假设此时火焰能率过小，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、割嘴离工件外表的距离

割嘴到工件外表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。

割嘴离工件外表的距离通常火焰焰芯离开工件外表的距离应保持在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。

如果焰芯触及工件外表，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，割嘴离开工件外表的距离可以大些；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，割嘴离工件外表的距离应适当小些，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钢板外表锈蚀或有氧化皮；

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