气割是利用气体火焰的热能,将工件切割处预热到燃烧温度后,喷出高速切割氧流,使其燃烧并放出热量,并在高压气流作用下从而实现切割的方法。气割用氧纯度应大于99%,燃烧气体里面乙炔气的切割效率最高,质量较好。
气割工艺参数有:气割氧压力、氧气纯度、预热火焰的能率、气割速度、割嘴与工件间倾角、割嘴与工件表面的距离等。上述工艺参数的选择主要取决于被割工件的厚度。
1、气割氧压力。
切割氧压力取决于削嘴类型和嘴号,可根据工件厚度选择氧气压力。在工件厚度、割嘴型号、氧气纯度都已确定的条件下,氧气压力的大小对气割有极大影响。
如氧气压力不够,氧气供应不足,则会引起金属燃烧不完全,这样不仅降低了气割速度,而且不能将熔渣全部从割缝处吹出,使割缝的背面留下很难清除干净的黏渣,甚至还会出现割不透现象。
如果氧气压力过高,则切割缝过宽,切割速度降低,不仅浪费氧气,同时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。
实际切割中,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,切割氧压力即为合适值,可获得最佳的切割效果。
一般来说,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,也不能过高。若切割氧压力过高若氧气压力过低,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。
2、氧气纯度。
氧气纯度对氧气消耗量、切口质量和气割速度都有很大影响。氧气纯度降低,会使金属氧化过程缓慢、切割速度降低,同时氧的消耗量增加。在氧气纯度为97.5%~99.5%的范围内,氧气纯度每降低l%时,气割1 m长的割缝,气割时间将增加10%~15%,氧气消耗量将增加25%~35%。
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,从而使气割速度下降和氧气消耗量增加,并使切口表面粗糙。因此,气割用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。
3、切割速度。
切割速度与工件厚度、割嘴有关。切割速度的快慢直接影响割缝的表面质量,如塌边、凹心、粗糙度、后拖量和挂渣等。一般随工件厚度增大而减慢,也就是气割速度应随割嘴型号的增大而逐渐放慢。
切割速度须与切口内金属的氧化速度相适应,切割速度太慢会使切口上缘局部熔化,太快则后拖量过大,甚至割不透。
【后拖量:是指在氧气切割的过程中,在切割面上的切割氧气流轨迹的始点与终点在水平方向上的距离】
后拖量
当气割速度过慢时,则工件热量增大,除边缘会融化产生塌边外,割缝下部还往往会因气流扰动出现深沟,或使割缝加宽,上下口都成喇叭状。
切割操作时,切割速度可根据切口中落下的熔渣火花方向来掌握,火花呈垂直或稍偏向前方排出时为正常速度。直线切割时,采用火花稍偏向后方排出的较快速度。
当气割速度过快时,则工件会出现凹心形状,表面纹路粗糙,挂渣严重,质量下降,严重时工件就割不透。
4、预热火焰的能率。
预热火焰功率预热火焰功率是影响气割质量的重要参数。气割时一般选用中性焰或轻微的氧化焰,火焰的强度要适中,在切割过程中,要注意随时调整预热火焰,防止火焰性质发生变化。
预热火焰的能率与工件厚度、气割速度、热源种类、火焰性质和加热时间有关。
被割工件愈厚,或气割速度加快,则要求预热火焰的能率愈大,但能率过大时,就会使割缝的上边缘熔化成圆角或产生连续的珠状钢粒,在割缝下边缘的背面会出现焊渣过多,降低了气割质量。
预热火焰的能率过小,则使工件得不到足够的热量,下层金属不能很快地预热到燃烧温度,氧化过程必定迟缓而产生后拖量,迫使气割速度减慢,使气割过程不能顺利进行。
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。
5、割嘴与工件间的倾角。
割嘴与工件之间的倾角会影响气割速度和后拖量,但只能在直线气割时被采用,不能用于曲线的气割(曲线切割保证割嘴与工件垂直)。
割嘴倾角的大小主要根据工件的厚度来确定。一般气割4 mm以下厚的钢板时,割嘴应后倾25°~45°;气割4~20 mm厚的钢板时,割嘴应后倾20°~30°;气割20~30 mm厚的钢板时,割嘴应垂直于工件;气割大于30 mm厚的钢板时,开始气割时应将割嘴前倾20°~30°,待割穿后再将割嘴垂直于工件进行正常切割,当快割完时,割嘴应逐渐向后倾斜20°~30°。手工曲线切割时,割嘴垂直于工件。
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。
割嘴与工件间的倾角
6、割嘴与工件表面的距离。
割嘴到工件表面的距离根据工件厚度及预热火焰长度来确定。
割嘴高度过低,预热火焰会将割缝上边缘烧塌,会使切口上缘发生熔塌及增碳,飞溅物易堵塞割嘴,造成回火、灭火现象,甚至烧坏割嘴,所以割嘴与工件表面的距离又不能太小。
割嘴高度过大,热损失增加,预热火焰对切口前缘的加热作用减弱,预热不充分,切割氯流动力下降,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。
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。