數(shù)控火焰氣割的基本常識(shí)-中文翻譯

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中文譯文數(shù)控火焰氣割的基本常識(shí)（一） 氣割的基本工作原理及氣割的過(guò)程利用氣體火焰的熱能將工件切割處預(yù)熱到一定溫度后，噴出高速切割氧流，使其燃燒并放出熱量實(shí)現(xiàn)切割的方法，叫氣割。氧氣切割過(guò)程有下列三個(gè)階段：1、預(yù)熱 氣割開始時(shí)，利用氣體火焰(氧乙炔焰、氧丙烷焰)將工件待切割處預(yù)熱到該種金屬材料的燃點(diǎn)(對(duì)于低 碳鋼約為1100～1150℃)。2、燃燒 噴出高速切割氧流，使已達(dá)燃點(diǎn)的金屬在氧流中激烈燃燒。3、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(guò)程。（二） 氣焊、氣割用設(shè)備的組成氣焊、氣割用設(shè)備由氧氣瓶、氧氣減壓器、乙炔瓶(乙炔發(fā)生器)、乙炔減壓器、回火保險(xiǎn)器、焊炬(割炬)和橡膠管等組成。（三）什么樣的割口是好的 切割后的割口面 中間泛白 沒(méi)有疤痕 割口不帶廢渣 沒(méi)有燒邊現(xiàn)象（四）可以氣割的金屬應(yīng)符合下述條件：1）金屬氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于金屬熔點(diǎn)。是一些常用的金屬及其氧化物的熔點(diǎn)。2）金屬與氧氣燃燒能放出大量的熱，而且金屬本身的導(dǎo)熱性要低。符合上述氣割條件的金屬有純鐵、低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼以及鈦等。其它常用的金屬如鑄鐵、不銹鋼、鋁和銅等，必須采用特殊的氧燃?xì)馇懈罘椒ɑ蛉刍椒ㄇ懈?。?duì)于 8mm 以下的板材，不易采用數(shù)控氣割。數(shù)控火焰切割氣割精度是指被切割完的工作幾何尺寸與其圖紙尺寸對(duì)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。一、 影響鋼板火焰切割質(zhì)量的三個(gè)基本要素（氣體、切割速度、割嘴高度）氣體 （氧氣，可燃性氣體，火焰的調(diào)整）氧氣 氧氣是可燃?xì)怏w燃燒時(shí)所必須的，以便為達(dá)到鋼材的點(diǎn)燃溫度提供所需的能 量；另外，氧氣是鋼材被預(yù)熱達(dá)到燃點(diǎn)后進(jìn)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(jìn)國(guó)家的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求氧氣純度在 99.7%以上。氧氣純度每降低 0.5%，鋼板的切割速度就要降低 10%左右。如果氧氣純度降低 0.8%-1%，不僅切割速度下降 15%-20%，同時(shí)，割縫也隨之變寬，切口下端掛渣多并且清理困難，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。采用液氧切割，雖然一次性投資大，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，其綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比想象的要好得多。氣體壓力的穩(wěn)定性對(duì)工件的切割質(zhì)量也是至關(guān)重要的。波動(dòng)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(shí)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(shí)間和費(fèi)用。(2）可燃性氣體 火焰切割中，常用的可燃性氣體有乙炔、煤氣、天然氣、丙烷等，國(guó)外有些廠家還使用 MAPP，即：甲烷+ 乙烷+丙烷。一般來(lái)說(shuō)，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 200mm 以上的鋼板，如采用煤氣或天然氣進(jìn)行切割，將會(huì)得到理想的切割質(zhì)量，只是切割速度會(huì)稍微降低一些。相比較而言，乙炔比天然氣要貴得多，但由于資源問(wèn)題，在實(shí)際生產(chǎn)中，一般多采用乙炔氣體，只是在切割大厚板同時(shí)又要求較高的切割質(zhì)量以及資源充足時(shí)，才考慮使用天然氣。（3）火焰的調(diào)整 通過(guò)調(diào)整氧氣和乙炔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。正?；鹧娴奶卣魇窃谄溥€原區(qū)沒(méi)有自由氧和活性碳，有三個(gè)明顯的區(qū)域，焰芯有鮮明的輪廓（接近于圓柱形）。焰芯的成分是乙炔和氧氣，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(diǎn)組成。焰芯的溫度達(dá) 1000℃。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)由乙炔未完全燃燒的產(chǎn)物——氧化碳和氫組成，還原區(qū)的溫度可達(dá) 3000℃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?dú)饨M成，其溫度在1200~2500℃之間變化。氧化焰是在氧氣過(guò)剩的情況下產(chǎn)生的，其焰芯呈圓錐形，長(zhǎng)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(lán)色，燃燒時(shí)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(jìn)行切割，將會(huì)使切割質(zhì)量明顯地惡化。還原焰是在乙炔過(guò)剩的情況下產(chǎn)生的，其焰芯沒(méi)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(lái)判斷有過(guò)剩的乙炔；還原區(qū)異常的明亮，幾乎和焰芯混為一體；外焰呈黃色。當(dāng)乙炔過(guò)剩太多時(shí)，開始冒黑煙，這是因?yàn)樵诨鹧嬷幸胰踩紵狈Ρ仨毜难鯕庠斐傻?。預(yù)熱火焰的能量大小與切割速度、切口質(zhì)量關(guān)系相當(dāng)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(yīng)隨之增強(qiáng)，但又不能太強(qiáng)，尤其在割厚板時(shí)，金屬燃燒產(chǎn)生的反應(yīng)熱增大，加強(qiáng)了對(duì)切割點(diǎn)前沿的預(yù)熱能力，這時(shí)，過(guò)強(qiáng)的預(yù)熱火焰將使切口上邊緣嚴(yán)重熔化塌邊。太弱的預(yù)熱火焰，又會(huì)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(guò)程中斷。所以說(shuō)預(yù)熱火焰的強(qiáng)弱與切割速度的關(guān)系是相互制約的。一般來(lái)說(shuō)，切割 200mm 以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(shí)應(yīng)使用還原焰預(yù)熱切割，因?yàn)檫€原焰的火焰比較長(zhǎng)，火焰的長(zhǎng)度應(yīng)至少是板厚的 1.2 倍以上。2.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(duì)應(yīng)的。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)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(lái)調(diào)整切割速度。切割速度直接影響到切割過(guò)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(lái)提高生產(chǎn)效率和用減慢切割速度來(lái)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(guò)快的切割速度會(huì)使切割斷面出現(xiàn)凹陷和掛渣等質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重的有可能造成切割中斷；過(guò)慢的切割速度會(huì)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(guò)觀察熔渣從切口噴出的特點(diǎn)，可調(diào)整到合適的切割速度。在正常的火焰切割過(guò)程中，切割氧流相對(duì)垂直的割炬來(lái)說(shuō)稍微偏后一個(gè)角度，其對(duì)應(yīng)的偏移叫后拖量。速度過(guò)低時(shí)，沒(méi)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(yùn)行速度，火花束就會(huì)向相反的方向偏移，當(dāng)火花束與切割氧流平行時(shí)，就認(rèn)為該切割速度正常。速度過(guò)高時(shí)，火花束明顯后偏。3.割嘴與被切工件表面的高度在鋼板火焰切割過(guò)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(yīng)調(diào)整相應(yīng)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(gè)切割過(guò)程中必須保持基本一致。二、熱變形的控制在切割過(guò)程中，由于對(duì)鋼板的不均勻的加熱和冷卻，材料內(nèi)部應(yīng)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——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(yīng)力不可能平衡和完全消除，所以只能采取一些措施來(lái)設(shè)法減少熱變形。三、 鋼板表面預(yù)處理鋼板從鋼鐵廠經(jīng)過(guò)一系列的中間環(huán)節(jié)到達(dá)切割車間，在這段時(shí)間里，鋼板表面難免產(chǎn)生一層氧化皮。再者，鋼板在軋制過(guò)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(diǎn)高，不容易燃燒和熔化，增加了預(yù)熱時(shí)間，降低了切割速度；同時(shí)經(jīng)過(guò)加熱，氧化皮四處飛濺，極易對(duì)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(duì)鋼板表面進(jìn)行除銹預(yù)處理。常用的方法是拋丸除銹，之后噴漆防銹。即將細(xì)小鐵砂用噴丸機(jī)噴向鋼板表面，靠鐵砂對(duì)鋼板的沖擊力除去氧化皮，再噴上阻燃、導(dǎo)電性好的防銹漆。鋼板切割之前的除銹噴漆預(yù)處理已成為金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)。四、數(shù)控火焰切割質(zhì)量缺陷與原因分析在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生這樣或那樣的質(zhì)量問(wèn)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(yùn)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(gè)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） 上邊緣塌邊現(xiàn)象：邊緣熔化過(guò)快，造成圓角塌邊。原因：① 切割速度太慢，預(yù)熱火焰太強(qiáng)；② 割嘴與工件之間的高度太高或太低；使用的割嘴號(hào)太大，火焰中的氧氣過(guò)剩。（2）水滴狀熔豆串現(xiàn)象：在切割的上邊緣形成一串水滴狀的熔豆。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(yù)熱火焰太強(qiáng)；③ 割嘴與鋼板之間的高度太大。（3）上邊緣塌邊并呈現(xiàn)房檐狀現(xiàn)象：在切口上邊緣，形成房檐狀的凸出塌邊。原因：① 預(yù)熱火焰太強(qiáng)；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(hào)偏大，預(yù)熱火焰中氧氣過(guò)剩。（4）切割斷面的上邊緣有掛渣現(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(yù)熱火焰太強(qiáng)。2．切割斷面凹凸不平，即平面度差（1）切割斷面上邊緣下方，有凹形缺陷現(xiàn)象：在接受切割斷面上邊緣處有凹陷，同時(shí)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(fēng)線受到干擾變形。（2）割縫從上向下收縮現(xiàn)象：割縫上寬下窄。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(fēng)線受到干擾變形。（3）割縫上窄下寬現(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(hào)偏大，使切割氧流量太大；③ 割嘴與工件之間的高度太大；（4）切割斷面凹陷現(xiàn)象：在整個(gè)切割斷面上，尤其中間部位有凹陷。原因：① 切割速度太快；② 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(guò)高，風(fēng)線受阻變壞。（5）切割斷面呈現(xiàn)出大的波紋形狀現(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(fēng)線變壞；③ 使用的割嘴號(hào)太大。（6）切口垂直方向的角度偏差現(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(fēng)線不正。（7）切口下邊緣成圓角現(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(fēng)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(fēng)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(guò)大現(xiàn)象：切割斷面割紋向后偏移很大，同時(shí)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(fēng)線受阻變壞；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(fēng)線受阻變壞；② 割炬不垂直或割嘴有問(wèn)題，使風(fēng)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(hào)太小，切割氧壓力太低；② 預(yù)熱火焰中燃?xì)膺^(guò)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(yù)熱火焰太強(qiáng)。（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(jiàn)裂紋，或在切割斷面附近的內(nèi)部出現(xiàn)脈動(dòng)裂紋，或只是在橫斷面上可見(jiàn)到裂紋。原因：含碳量或含合金成份太高，采用預(yù)熱切割法時(shí)，工件預(yù)熱溫度不夠，工件冷卻時(shí)間太快，材料冷作硬化