切割工艺

切割工艺

一、切割规范的选择

切割是用氧一乙炔火焰或其他可燃气体如液化气，将金属切割处预热到燃烧温度点，并向加热到燃点的被切割属金属开放切割氧气，把熔化的液体吹走，移动割炬，便形成了割缝。氧气切割规范主要包括切割氧压力、切割速度、预热火焰的能率、割嘴与割件间的倾斜角以及割嘴离割件表面的距离等因素。

1.切割氧压力

切割时，氧气的压力与割件厚度、割嘴号码以及氧气纯度等因素有关。割件越厚,要求氧气的压力越大；割件较薄时，则要求氧气压力就较低。但氧气的压力有一定范围，如氧气压力过低，会使切割过程氧化反应减缓，同时在割雄背面形成熔渣粘结物,甚至不能将割件的全部厚度割穿；相反氧气压力过大，不仅造成浪费,而且对割件产生强烈的冷却作用,使割缝表面粗糙，割缝加大，使切割速度反而减慢。

随着割件厚度的增加，选择的割嘴号码应增大，使用的氧气压力也相应地增大。若采用G01-100型割炬切割时，1号割嘴使用的氧气压力为2kg/cm²；而3号割嘴使用的氧气压力为5kg/cm²。前者切割lOmm-25mm板材；后者则切割50mm~100mm板材，所以通常切割100mm以下板材时，采用2kg/cm2~5kg/cm2的氧气压力。

氧气纯度对切割速度、气体消耗量以及割缝质量有很大影响。氧气纯度降低，属金属氧化缓慢，使切割时间增加，而且切割单位长度割件的氧气消耗量也增加。例如在氧气纯度为97.5%-99.5%的范围内，每降低1%时,lm长的割缝切割时间增加10%~15%，而氧气消耗坩增加25%~35%。图11-27中曲线1即表示切割氧纯度与切割时间的关系；曲线2表示切割氧纯度与氧气消耗量的关系。

2.切割速度

切割速度与割件厚度和使用的割嘴形状有关，割件越厚，切割速度越慢；反之切割速度应越快，切割速度太慢,会使割缝边缘熔化，切割速度过快,则会产生很大的后拖量或割不穿。

切割速度的正确与否，主要根据割缝后拖量来判断。所谓后拖量就是在氧气切割过程中，割件的下层金属比上层金属燃烧迟缓的距离，如图11-28所示

氧气切割时产生后拖量的原因主要是：

（1）当割缝上层金属燃烧反应时，产生的气体与切割氧射流混合，而降低了氧射流的纯度。

（2）割缝下层金属无预热焰的直接作用，因而火焰不能足够地加热下层金属，影响割件的剧烈燃烧。

（3）下层金属离割嘴的距离比上层远，切割氧射流经上层金属时，消耗部分能量，使排除熔渣的能力减弱。

（4）切割速度过快，来不及将底层金属氧化,甚至不易将割件割穿，使切割过程中断。

总之，后拖量现象是不可避免的，在切割厚板时更为显著，则要求采用的切割速度,应该使割缝产生的后拖里比较小为原则，以保证切割质量和降低气体消耗量。

3.预热火焰的能率

预热火焰的作用是把金属割件加热，并始终保持在氧气中燃烧的温度，同时使钢材表面上的氧化皮分离和熔化，便于切割氧射流与铁化合。预热火焰对金属加热的温度，低碳钢在1100℃-1150℃。目前采用的可燃气体有乙炔和丙烷两种。由于乙炔与氧燃烧后具有较高得温度，则切割时间比丙烷短。

切割时，预热火焰均采用中性焰，或轻微的氧化焰。碳化焰不能使用，因为碳化焰中有剩余的碳，会使割件的切割边缘增碳。调整火焰时，应在切割氧射流开启时进行,以防止预热火焰发生变化。

预热火焰的能率以可燃气体(乙炔)每小时耗量(kg/h)表示。预热火焰能率与割件厚度有关。割件越厚，火焰能率应越大；但火焰能率过大时，使割缝上缘产生连续珠状钢粒,甚至熔化成圆角，同时造成割件背面粘附的熔渣增多而影响切割质量。

当火焰能率过小时,割件得不到足够的热量,迫使切割速度减慢,甚至切割过程发生困难，这在厚板切割更应注意。

若切割薄钢板时，因切割速度快，可采用稍大些的火焰能率，但割嘴应离割件远些,并保持一定角度，防止切割中断；而在切割厚钢板时，由于切割速度较慢，为了防止割缝上缘熔化，可相对采用较弱些的火焰能率。

4.割嘴与割件间的倾斜角

割嘴与割件间的倾斜角，直接影响切割速度和后拖量。当割嘴沿切割方向倾斜一定角度时,能使氧化燃烧而产生的熔渣吹向切割线的前缘,这样可充分利用燃烧反应产生的热量，来减少后拖量,从而促使切割速度的提高。进行直线切割时，应充分利用这一特性。

割嘴倾斜角的大小，主要根据割件厚度而定，若倾斜角选择不当，不但不能提高切割速度，反而使切割困难，同时增加氧气的消耗量。

当切割6mm~30mm厚钢板时,割嘴应垂直于割件。切割小于6mra钢板时，割嘴可向后倾斜5°~10°。切割大于30mm厚钢板时，开始切割应将割嘴向前倾斜5°~10°,待割穿后割嘴应垂直于割件，当快割完时，割嘴应逐渐向后倾斜5°~10°,割嘴的倾斜角与割件厚度的关系如图11-29所示。

5.割嘴离割件表面的距离

割嘴离割件表面的距离，根据预热火焰的长度及割件的厚度而定，一般为3mm〜5mm,因为这样的加热条件最好，同时割缝渗碳的可能性最小。若焰心触及割件表面，不但会引起割缝上缘熔化，并且有便割缝渗碳的可能。

当切割20mm左右的中厚板时，火焰要长些，割嘴离割件表面的距离要大一些。在切割20mm以上厚板时，由于切割速度较慢，为了防止割缝上缘熔化，所需的预热火焰应短些，割嘴离割件的距离可以适当的减小，可提高了切割质量。

除上述5个因素外,影响切割质量的因素还有钢材质量及其表面状况（氧化皮、涂料等）、割件的割缝形状（直线、曲线或坡口等）、可燃气体的种类和供给方式以及割嘴形式（直线形或缩放形）等。可视情况掌握应用。

二、切割操作工艺

1.切割前的准备

为了保证切割质量，必须正确掌握操作方法。切割前，座检查乙炔发生器和回火防止器的工作状态是否正常，开启发生器的乙炔输送阀、氧气瓶阀以及调节减压器，将压气调节到所需的工作压力。

将割件放在割件架上，或把割件垫高与地面保持一定距离，切勿在离水泥地面很近的位置切割，防止水泥发生爆溅。然后将割件表面的污垢、油漆以及铁锈等清择。

根据割件厚度选择火焰能率（即割嘴号码），并点火调整好预热火焰（中性焰）。然后试开切割氧气阀，检查切割氧是否以细而直的射流喷出。同时检查预热火焰是否正常，若不正常时（焰心呈尖状），应将具调试好,必要时，可用通针通一下割嘴的喷射孔。

2.切割过程

切割开始时，首先应将切割边缘用预热火焰加热到燃烧温度，但实际上加热到使割件表面熔化的温度，再开启切割氧射流，按割线进行切割。

切割过程中,火焰焰心离开割件表面的距离应为3mm-5mm,割嘴与割件的距离,要求在整个切剌过程中保持均匀，否则会影响切割质量。

在手工切割时，可以采用割嘴沿切割方向后倾20°~30°（图11-30）,以提高切割速度。

切割质量在很大程度上与切割速度有关,从熔渣的流动方向可以判断切割速度是否适宜。切割速度正常时，熔渣的流动方向基本上与割件表现相垂直，如图11-31（a）所示。当切割速度过高时，则熔渣将成一定角度流出，即产生较大的后拖量，如图11-31（b）所示。

在切割较长的直线或曲线板材的，一般割300mm-500mm后，应移动一下位置。此时先关闭切割氧调节阀,将割炬火焰离开割件,然后移动身体的位置,继续对割件预热到燃点，再缓慢地开启切割氧。但对薄板切割时，可先开启切割氧射流,然后将割炬的火焰对准切割处继续切割。

3.切割结束

当割缝将近切割结束时，割嘴应略向切割方向后倾一定角度，使割缝下部的钢板先割穿，并注意余料的下落位置，然后将钢板全部割穿,这样收尾的割缝较平整。

切割结束后，应迅速关闭切割氧调节阀，并将预热火焰的乙炔调节阀和氧气调节阀先后关闭。然后将氧气减压器的调压螺丝旋松，关闭氧气瓶阀和乙炔输送阀。

应该指出，在切割过程中，若发生回火而使火焰突然熄灭时，应立即将切割氧谰节阀关闭，与此同时，将预热火焰的氧气调节阀关闭。等几秒钟后，由于乙炔调节阀未关闭，而又重新点燃火焰,继续开启预热火焰进行工作。

三、切割开孔与钢圆及厚件的切割

1.开孔

若手工切割厚度在20mm以内的开孔零件时，可直接开起割孔。但在起割时，为了防止飞溅的熔渣堵塞割嘴,要求割嘴应稍微后倾15°-20°,并使割嘴衡割件距离大些。当割件被预热到燃烧点时，即开启切割氧，开口小一些,边割边沿切割方向移动割嘴，并逐渐增加切割氧压力，将割件割穿，按要求的形状继续切割。

厚度为20mm~50mm钢板切割时，起割孔也可直接开出。

2.切割钢圆

切割钢圆时，割嘴应按图11-32中1的位置进行起割，切割过程应按图中2-6位置进行。

3.厚钢件切割

1）厚钢材切割的特点

厚钢材氧气切割最主要的困难,在于割件的厚度超过预热火焰的长度，这样对钢件的下层金属加热非常困难，由于割件的受热不均匀,下层金属的燃烧就比上层金属缓慢，使割缝形成较大的后拖量,而且熔渣堆塞在底部影响切割。

厚钢件切割时，应采用GZ-101型等压式重型割炬,其切割厚度为100mm~1000mm，同时氧气的供应必须采用气体汇流排供给，如图11-33所示。用多瓶氧气为一组的形式供气,为避免氧气供应不上而使切割过程中断，均采用两组交替供气。

乙炔气可由乙炔瓶或乙炔总站管路供给，压力一般要求在0.8MPa-0.12MPa。

2）厚钢件切割工艺

（1）切割开始时，先调整割嘴与被割件间的垂直度，防止割嘴倾斜增加割件下口切割余量,而增加了机械加工量,相反切割余量过小时，使切割后割件小于精加工尺寸,造成额外的焊补工作量，严重的甚至会造成报废。

（2）起割时，割嘴应按图11-34(a)所示的位置，对割件进行充分的预热。这样能使割件的整个厚度受热均匀，保证起割时将割件割透。

若起割点选择不当(图11-34(b)),下层金属未被加热，这样起割后，由于割件受热不均匀，使割线被迫成弧形，此时若继续切割会造成严重的未割透现象，如图11-34(c)。

（3）厚钢件切割时的速度也直接影响割缝质量，如图11-35所示。采用过慢或过快的切割速度都不能获得满意的割缝,甚至造成未割透而形成气涡，使割缝表面播成凹坑不能继续切割，迫使切割过程中断。另外,切割速度过慢，还会造成割缝上口严重的熔化，甚至使熔化的金属淌入割缝内，粘着在割缝表面而影响切割质量，所以厚钢件切割时，必须严格地控制切割速度。

（4）氧气和乙炔压力也影响切割质量，当氧气压力过低时，切割氧射流无力，割缝表面人

呈现凹凸不平现象，有时熔渣不能及时清除而不易割穿；压力过高时，近割缝上口呈凹状，且割缝表面粗粮，甚至因切割氧射流的冷却作用，降低了预热效果,不利割穿而影响切割质量。

若乙炔压力较高时,火焰能率和火焰长度增加,此时并不影响割缝质量;但乙炔压力过低，则会产生割不穿现象，同时易产生回火。

（5）采用GZ-101型割炬切割厚度为200mm或580mm厚钢件时的切割规范列于表11-15中。

（6）在切割过程中，若需要调换氧气瓶时，不能将原来汇流排阀门全部关闭，应采用逐渐交替办法。否则在调换时，由于压力突然变化而影响割缝质量，更严重的还会导致切割中断。

（7）另外切割过程中，若有割不穿现象，应立即停止切割，以免气涡及熔渣在割缝中旋转，使割缝产生凹坑。重新起割时应选择另一方向作为起割点，整个切割过程，必须保持均匀一致的速度，以免影响割缝宽度和表面光洁度。同时应随着乙炔压力的变化而调节预热火焰，以保持一定的预热火焰能率。

（8）切割快结束时，速度可适当减慢，这样后拖量减少，易将整条割缝完全割断。当切割圆孔曲率较大的厚钢件时,其切割速度不宜过大，否则由于后拖量的影响,易使割缝产生凹坑，甚至造成割不穿现象。