火焰氣割工藝

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火焰氣割工藝火焰切割工藝◎分享標簽：坪量鋰遐_邕MZ>分類：樂業(yè)益友2009-02-0521:45氧氣切割厚度大于50mm的厚鋼板一般采用火焰切割，也叫氧氣切割。一、火焰切割工藝：(1)根據(jù)切割鋼板的厚度安裝適當孔徑的割嘴；(2)將氧氣和燃氣壓力調(diào)至規(guī)定值；(3)用切割點火器點燃預熱焰，接著慢慢打開預熱氧氣閥，調(diào)節(jié)火焰白心長度，使火焰成中性焰，預熱起割點；(4)在切割起點上只用預熱焰加熱，割嘴垂直于鋼板表面，火焰白心尖端距鋼板表面1.5?2.5mm(5)當起點達到燃燒溫度(輝紅色)時，打開切割氧氣閥，瞬間就可進行切割；(6)在確認已割至鋼板下表面后，就沿著切割線以適當?shù)乃俣纫苿痈钭炖^續(xù)往前切割；(7)切割終了時，先關(guān)閉切割氧氣閥，再關(guān)閉預熱焰的氧氣閥。二、定尺切割定尺方式有碰球定尺和非在線定尺切割：(1)碰球定尺即切割機定尺脈沖信號由定尺碰球發(fā)出，但由于鋼坯表面的氧化皮的導電率差，盡管碰到了碰球，但不一定接觸良好，為防止誤切，系統(tǒng)利用拉矯機速度信號進行積分運算來計算坯長，并與定尺信號進行比較，確保定尺信號的準確性。

1(2)非在線定尺切割利用專門的非在線式鑄坯長度測量裝置，根據(jù)熱坯熱輻射的原理，通過探頭鎖定鑄坯在導軌內(nèi)的區(qū)域，當鑄坯進入?yún)^(qū)域并占滿整個區(qū)域后發(fā)出定尺信號，然后再給出剪切命令。三、氧氣切割的基本原理：氧氣切割是利用氣體火焰的熱能將工件切割處預熱到燃點后，噴出高速切割氧流，使金屬燃燒并放出熱量而實現(xiàn)切割的方法。四、氧氣切割過程：⑴預熱氣割開始時，利用氣體火焰(氧乙快焰或氧丙烷焰)將工件待切割處預熱到該種金屬材料的燃燒溫度——燃點(對于碳鋼約為1100?1150C)。⑵燃燒噴出高速切割氧流，使已達燃點的金屬在氧流中激烈燃燒，生成氧化物⑶吹渣金屬燃燒生成的氧化物被氧流吹掉，形成切口，使金屬分離，完成切割過程。五、氧氣切割的三條件：金屬材料要進行氧氣切割應滿足以下三個條件:1）金屬燃燒生成氧化物的熔點應低于金屬熔點，且流動性要好。2）金屬的燃點應比熔點低。3）金屬在氧流中燃燒時能放出大量的熱量，且金屬本身的導熱性要低。符合上述氣割條件的金屬有純鐵、低碳鋼、中碳鋼、低合金鋼以及鈦。其它常用的金屬材料如鑄鐵、不銹鋼、鋁和銅等由于不滿足此三條件，所以不能應用氧氣切割，這些材料目前常用的切割方法是等離子弧切割。六、氧氣切割精度與切割質(zhì)量：氣割精度是指被切割完的工作幾何尺寸與其圖紙尺寸對比的誤差關(guān)系，切割質(zhì)量是指工件切割斷面的表面粗糙度、切口上邊緣的熔化塌邊程度、切口下邊緣是否有掛渣和割縫寬度的均勻性等。七、影響鋼板火焰切割質(zhì)量的三個基本要素（氣體、切割速度、割嘴高度）1.氣體（1）氧氣氧氣是可燃氣體燃燒時所必須的，以便為達到鋼材的點燃溫度提供所需的能量；另外，氧氣是鋼材被預熱達到燃點后進行燃燒所必須的。切割鋼材所用氧氣必須要有較高的純度，一般要求在99.5%以上，一些先進國家的工業(yè)標準要求氧氣純度在99.7%以上。氧氣Z每降低0.5%,鋼板的切割速度就要降低10%￡右。如果氧氣純度降低0.8%-1%,不僅切割速度下降15%-20%同時，割縫也隨之變寬，切口下端掛法多并且清理困難，切割斷面質(zhì)量亦明顯劣變，氣體消耗量也隨著增加。顯然，這就降低了生產(chǎn)效率和切割質(zhì)量，生產(chǎn)成本也就明顯地增加了（見圖9-1圖9-1在相同的氧氣壓力下，氧氣純度對切割時間和氧氣消耗量的影響。采用液氧切割，雖然一次性投資大，但從長遠看，其綜合經(jīng)濟指標比想象的要好得

2多0氣體壓力的穩(wěn)定性對工件的切割質(zhì)量也是至關(guān)重要的。波動的氧氣壓力將使切割斷面質(zhì)量明顯劣變。氣壓壓力是根據(jù)所使用的割嘴類型、切割的鋼板厚度而調(diào)整的。切割時如果采用了超出規(guī)定數(shù)值的氧氣壓力，并不能提高切割速度，反而使切割斷面質(zhì)量下降，掛渣難清，增加了切割后的加工時間和費用。表9-1是國內(nèi)常用的上海氣焊機廠生產(chǎn)的GK1系列快速割嘴（即采用拉伐爾噴管結(jié)構(gòu)的割嘴）的使用參數(shù)（廠家可能隨時對參數(shù)進行修改，應以割嘴所附說明書為準，此表僅供參考）。表9-1GK1割嘴性能參數(shù)表(2)可燃性氣體火焰切割中，常用的可燃性氣體有乙快、煤氣、天然氣、內(nèi)烷等，國外有些廠家還使用MAPP即：甲烷+乙烷+丙烷。一般來說，燃燒速度快、燃燒值高的氣體適用于薄板切割；燃燒值低、燃燒速度緩慢的可燃性氣體更適用于厚板切割，尤其是厚度在200mmz上的鋼板，如采用煤氣或天然氣進行切割，將會得到理想的切割質(zhì)量，只是切割速度會稍微降低一些。相比較而言，乙快比天然氣要貴得多，但由于資源問題，在實際生產(chǎn)中，一般多采用乙快氣體，只是在切割大厚板同時又要求較高的切割質(zhì)量以及資源充足時，才考慮使用天然氣。(3)火焰的調(diào)整通過調(diào)整氧氣和乙快的比例可以得到三種切割火焰：中性焰(即正常焰)，氧化焰，還原焰，見圖9-2。正?；鹧娴奶卣魇窃谄溥€原區(qū)沒有自由氧和活性碳，有三個明顯的區(qū)域，焰芯有鮮明的輪廓(接近于圓柱形)。焰芯的成分是乙快和氧氣，其末端呈均勻的圓形和光亮的外殼。外殼由赤熱的碳質(zhì)點組成。焰芯的溫度達1000Co還原區(qū)處于焰芯之外，與焰芯的明顯區(qū)別是它的亮度較暗。還原區(qū)由乙快未完全燃燒—產(chǎn)物一一氧化碳和氫組成，還原區(qū)的溫度可達3000c左右。外焰即完全燃燒區(qū)，位于還原區(qū)之外，它由二氧化碳和水蒸氣、氮氣組成，其溫度在1200?2500c之間變化。氧化焰是在氧氣過剩的情況下產(chǎn)生的，具焰芯呈圓錐形，長度明顯地縮短，輪廓也不清楚，亮度是暗淡的；同樣，還原區(qū)和外焰也縮短了，火焰呈紫藍色，燃燒時伴有響聲，響聲大小與氧氣的壓力有關(guān)，氧化焰的溫度高于正常焰。如果使用氧化焰進行切割，將會使切割質(zhì)量明顯地惡化。還原焰是在乙快過剩的情況下產(chǎn)生的，具焰芯沒有明顯的輪廓，其焰芯的末端有綠色的邊緣，按照這綠色的邊緣來判斷有過剩的乙快；還原區(qū)異常的明亮，幾乎和焰芯混為一體；外焰呈黃色。當乙快過剩太多時，開始冒黑煙，這是因為在火焰中乙快燃燒缺乏必須的氧氣造成的。預熱火焰的能量大小與切割速度、切口質(zhì)量關(guān)系相當密切。隨著被切工件板厚的增大和切割速度的加快，火焰的能量也應隨之增強，但又不能太強，尤其在割厚板時，金屬燃燒產(chǎn)生的反應熱增大，加強了對切割點前沿的預熱能力，這時，過強的預熱火焰將使切口上邊緣嚴重熔化塌邊。太弱的預熱火焰，又會使鋼板得不到足夠的能量，逼使減低切割速度，甚至造成切割過程中斷。所以說預熱火焰的強弱與切割速度的關(guān)系是相互制約的。

3一般來說，切割200mmz下的鋼板使用中性焰可以獲得較好的切割質(zhì)量。在切割大厚度鋼板時應使用還原焰預熱切割，因為還原焰的火焰比較長，火焰的長度應至少是板厚的1.2倍以上。1.切割速度鋼板的切割速度是與鋼材在氧氣中的燃燒速度相對應的。在實際生產(chǎn)中，應根據(jù)所用割嘴的性能參數(shù)、氣體種類及純度、鋼板材質(zhì)及厚度來調(diào)整切割速度。切割速度直接影響到切割過程的穩(wěn)定性和切割斷面質(zhì)量。如果想人為地調(diào)高切割速度來提高生產(chǎn)效率和用減慢切割速度來最佳地改善切割斷面質(zhì)量，那是辦不到的，只能使切割斷面質(zhì)量變差。過快的切割速度會使切割斷面出現(xiàn)凹陷和掛渣等質(zhì)量缺陷，嚴重的有可能造成切割中斷；過慢的切割速度會使切口上邊緣熔化塌邊、下邊緣產(chǎn)生圓角、切割斷面下半部分出現(xiàn)水沖狀的深溝凹坑等等。通過觀察熔渣從切口噴出的特點，可調(diào)整到合適的切割速度。在正常的火焰切割過程中，切割氧流相對垂直的割炬來說稍微偏后一個角度，其對應的偏移叫后拖量(見圖9-3)。速度過低時，沒有后拖量，工件下面割口處的火花束向切割方向偏移。如提高割炬的運行速度，火花束就會向相反的方向偏移，當火花束與切割氧流平行時，就認為該切割速度正常。速度過高時，火花束明顯后偏，見圖9-4。2.割嘴與被切工件表面的高度在鋼板火焰切割過程中，割嘴到被切工作表面的高度是決定切口質(zhì)量和切割速度的主要因素之一。不同厚度的鋼板，使用不同參數(shù)的割嘴，應調(diào)整相應的高度。為保證獲得高質(zhì)量的切口，割嘴到被割工件表面的高度，在整個切割過程中必須保持基本一致。3.2熱變形的控制在切割過程中，由于對鋼板的不均勻的加熱和冷卻，材料內(nèi)部應力的作用將使被切割的工件發(fā)生不同程度的彎曲或移位一一即熱變形，具體表現(xiàn)是形狀扭曲和切割尺寸偏差。由于材料內(nèi)部應力不可能平衡和完全消除，所以只能采取一些措施來設(shè)法減少熱變形。4.3鋼板表面預處理鋼板從鋼鐵廠經(jīng)過一系列的中間環(huán)節(jié)到達切割車間，在這段時間里，鋼板表面難免產(chǎn)生一層氧化皮。再者，鋼板在軋制過程中也產(chǎn)生一層氧化皮附著在鋼板表面。這些氧化皮熔點高，不容易燃燒和熔化，增加了預熱時間，降低了切割速度；同時經(jīng)過加熱，氧化皮四處飛濺，極易對割嘴造成堵塞，降低了割嘴的使用壽命。所以，在切割前，很有必要對鋼板表面進行除銹預處理。常用的方法是拋丸除銹，之后噴漆防銹。即將細小鐵砂用噴丸機噴向鋼板表面，靠鐵砂對鋼板的沖擊力除去氧化皮，再噴上阻燃、導電性好的防銹漆。鋼板切割之前的除銹噴漆預處理已成為金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中一個不可缺少的環(huán)節(jié)。5.4數(shù)控火焰切割質(zhì)量缺陷與原因分析在實際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會產(chǎn)生這樣或那樣的質(zhì)量問題，一般有如下幾種缺陷:邊緣缺陷，切割斷面缺陷，掛渣、裂紋等。而造成質(zhì)量事故的原因很多，如果氧氣純度保證正常，設(shè)備運行正常，那么造成火焰切割質(zhì)量缺陷的原因主要表現(xiàn)在如下幾個方面：割炬、割嘴、鋼材本身質(zhì)量、鋼板材質(zhì)。1.上邊緣切割質(zhì)量缺陷這是由于熔化而造成的質(zhì)量缺陷。(1)上邊緣塌邊

4現(xiàn)象：邊緣熔化過快，造成圓角塌邊。原因：①切割速度太慢，預熱火焰太強；②割嘴與工件之間的高度太高或太低；使用的割嘴號太大，火焰中的氧氣過剩。(2)水滴狀熔豆用(見圖9-9)現(xiàn)象：在切割的上邊緣形成一用水滴狀的熔豆。原因：①鋼板表面銹蝕或有氧化皮；②割嘴與鋼板之間的高度太小，預熱火焰太強；③割嘴與鋼板之間的高度太大。(3)上邊緣塌邊并呈現(xiàn)房檐狀(見圖9-10)現(xiàn)象：在切口上邊緣，形成房檐狀的凸出塌邊。原因：①預熱火焰太強；②割嘴與鋼板之間的高度太低；③切割速度太慢；割嘴與工件之間的高度太大，使用的割嘴號偏大，預熱火焰中氧氣過剩。(4)切割斷面的上邊緣有掛渣(見圖9-11)現(xiàn)象：切口上邊緣凹陷并有掛渣。原因：①割嘴與工件之間的高度太大，切割氧壓力太高；②預熱火焰太強。1.切割斷面凹凸不平，即平面度差(1)切割斷面上邊緣下方，有凹形缺陷(見圖9-12)現(xiàn)象：在接受切割斷面上邊緣處有凹陷，同時上邊緣有不同程度的熔化塌邊。原因：①切割氧壓力太高；②割嘴與工件之間的高度太大；割嘴有雜物堵塞，使風線受到干擾變形。(2)割縫從上向下收縮(見圖9-13)現(xiàn)象：割縫上寬下窄。原因：①切割速度太快；②割嘴與工件之間的高度太大，割嘴有雜物堵塞，使風線受到干擾變形(3)割縫上窄下寬(見圖9-14)現(xiàn)象：割縫上窄下寬，成喇叭狀。原因：①切割速度太快，切割氧壓力太高；②割嘴號偏大，使切割氧流量太大；

5③割嘴與工件之間的高度太大；(4)切割斷面凹陷(見圖9-15)現(xiàn)象：在整個切割斷面上，尤其中間部位有凹陷。原因：①切割速度太快；①使用的割嘴太小，切割壓力太低，割嘴堵塞或損壞；③切割氧壓力過高，風線受阻變壞。(5)切割斷面呈現(xiàn)出大白^波紋形狀(見圖9-16)現(xiàn)象：切割斷面凸凹不平，呈現(xiàn)較大的波紋形狀。原因：①切割速度太快；②切割氧壓力太低，割嘴堵塞或損壞，使風線變壞；③使用的割嘴號太大。(6)切口垂直方向的角度偏差(見圖9-17)現(xiàn)象：切口不垂直，出現(xiàn)斜角。原因：①割炬與工件面不垂直；②風線不正。(7)切口下邊緣成圓角(見圖9-18)現(xiàn)象：切口下邊緣有不同程度的熔化，成圓角狀。原因：①割嘴堵塞或者損壞，使風線變壞；②切割速度太快，切割氧壓力太高。(8)切口下部凹陷且下邊緣成圓角(見圖9-19)現(xiàn)象：接近下邊緣處凹陷并且下邊緣熔化成圓角。原因：切割速度太快，割嘴堵塞或者損壞，風線受阻變壞。3.切割斷面的粗糙度缺陷切割斷面的粗糙度直接影響后續(xù)工序的加工質(zhì)量,切斷面的粗糙度與割紋的超前量及其深度有關(guān)。(1)切割斷面后拖量過大(圖9-20)現(xiàn)象：切割斷面割紋向后偏移很大，同時隨著偏移量的大小而出現(xiàn)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，切割氧壓力太低；③割嘴與工件的高度太大。(2)在切割斷面上半部分，出現(xiàn)割紋超前量(見圖9-21)現(xiàn)象：在接近上邊緣處，形成一定程度的割紋超前量。原因：①割炬與切割方向不垂直，割嘴堵塞或損壞；②風線受阻變壞；

6現(xiàn)象：在靠近切割斷面下邊緣處出現(xiàn)割紋超前量太大。原因：①割嘴堵塞或損壞，風線受阻變壞；②割炬不垂直或割嘴有問題，使風線不正、傾斜。4.掛渣在切割斷面上或下邊緣產(chǎn)生難以清除的掛渣。(1)下邊緣掛渣(見圖9-23)現(xiàn)象：在切割斷面的下邊緣產(chǎn)生連續(xù)的掛渣。原因：①切割速度太快或太慢，使用的割嘴號太小，切割氧壓力太低；②預熱火焰中燃氣過剩，鋼板表面有氧化皮銹蝕或不干凈；③割嘴與工件之間的高度太大，預熱火焰太強。(2)切割斷面上產(chǎn)生掛渣現(xiàn)象：在切割斷面上有掛渣，尤其在下半部分有掛渣。原因：合金成份含量太高。5.裂紋現(xiàn)象：在切割斷面上出現(xiàn)可見裂紋，或在切割斷面附近的內(nèi)部出現(xiàn)脈動裂紋，或只是在橫斷面上可見到裂紋。原因：含碳量或含合金成份太高，采用預熱切割法時，工件預熱溫度不夠，工件冷卻時間太快，材料冷作硬化。