探寻气割的质量控制

探寻气割的质量控制

谢合胜

山东职业学院山东济南250104

摘要：在工业生产过程中，钢板的切割是必不可少的。从手工切割到机械切割，切割的质量是关键，为了提高生产率，速度和效率又是必须的，如何很好的控制切割的质量和速度是技术人员必须掌握的，本文从影响切割质量的因素出发，从而进行切割质量的控制。

关键词：气割；质量；因素；控制

1引言

气割从进入工业应用以来，与机械加工切割相比，气割设备简单，投资少，操作方便灵活，特别在切割各种曲线形状的工件和大厚工件方面具有良好的切割质量等优点，在切割碳素钢和合金钢得到了广泛应用。气割是利用可燃气体和氧气混合燃烧产生热量，将工件切割处加热到燃点，喷出高速切割氧流，使其剧烈燃烧将工件分开的加工方法。切割过程分为三个阶段：预热、燃烧和吹渣。从切割的三个阶段来看，不是所有的金属都能用气割切割，只有符合气割的条件才行。

2气割质量的影响因素及控制

（1）预热火焰性质

气割质量的好坏关键是正确选择火焰性质。火焰性质有碳化焰、中性焰和氧化焰三种。气割时，预热火焰应采用中性焰或轻微的氧化焰而不能采用碳化焰，因为碳化焰会使割缝边缘增碳，因此在切割过程中要随时调整预热火焰。

（2）预热火焰能率

火焰能率是单位时间内气体燃烧所放出的热量的多少。火焰能率过大或过小都会影响切割质量。一般火焰能率的选择应根据工件的厚度进行，对于厚度较大的低碳钢和低合金钢，应选用较大的火焰能率。另外，火焰能率和切割速度也有关，火焰能率较大可以提高切割速度，但过大的火焰能率会使切割质量下降。

（3）氧气的纯度

氧气的纯度是保证切割质量的重要因素。氧气的纯度越高，燃烧越充分，放出的热量越多，火焰温度越高，那么预热时间就会缩短，切割速度就会越快，切割质量越高。反之，氧气的纯度越低，那么杂质就会越多，相比放出的热量越少，火焰温度越低，再者气体的消耗量就相对较大，切割速度和切割质量降低。当氧气纯度从99.5%降低到98%时，切割速度下降25%，同时耗氧量增加50%，一般当氧气纯度低于95%时就不能气割。同时，因为切割速度慢，导致切口部位周围晶粒粗大甚至过烧。当氧气的纯度大于99.5%时，容易获得较好的切口质量，切口光滑平整美观，晶粒粗细均匀，挂渣少且渣容易排除。

（4）切割氧压力

随着切割氧压力的提高，氧流量相应增加，能够切割的板厚也会随之增大。当切割氧压力不足时，金属的燃烧就会不充分，切割速度就会变慢，甚至不能割透，熔渣不能从割缝处排除。用普通割嘴进行气割时,在压力较低的情况下,随着压力的增加,切割速度会相应提高，当切割氧压力增加到一定值时,可切割的工件的厚度也达到最大值,再增大切割氧压力,可切割的板厚反而会减小。当切割氧压力过大时，由于多余的氧对割缝处有冷却作用，不仅降低切割速度，还会使割缝变宽，表面变得粗糙，而且氧气消耗量也会增加。所以，切割氧压力了过小或过大都会影响切割的速度和质量，其中有一个使切割速度最好和切割质量最好的一个最佳的切割氧压力。切割氧压力取决于割嘴类型和嘴号,可根据工件厚度选择氧气压力。实际切割中,最佳切割氧压力可采用试放“风线”的办法来确定。对所选用的割嘴,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。

（5）割嘴孔径

割嘴孔径的大小影响着火焰能率，割嘴孔径越大火焰能率也越大。割嘴孔径的选择应根据工件的厚度进行，孔径大小过大或过小都会影响切割质量。对于厚度较大的工件可以选择较大的割嘴，以提高火焰能率和切割速度。

（6）气割速度

切割速度与工件的厚度、割嘴的形式、使用的气体种类、割嘴孔径、切割氧压力、氧气的纯度等都有一定的关系。切割速度一般随工件厚度的增大而减慢，割嘴孔径增大而增大，切割氧压力和纯度的增大相应增大。切割速度要与切口内金属的氧化速度相适应。如果切割速度太慢，不仅会降低切割生产率，还会使切口上缘局部熔化,使割缝处质量下降；如果切割速度太快，则使后拖量会增大,割缝表面粗糙，甚至产生割不透。正常合适的切割速度使产生的后拖量小，沟纹之间的间距和倾斜不仅小而且均匀。在实际切割操作时,切割速度可根据切口中落下的熔渣火花方向来掌握,当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为较快速度，这时氧化速度快,排渣能力强,可以提高切割速度。当各个参数选定时，有一个最佳的切割速度，使割缝的质量和生产率达到最佳。另外，切割速度和操作人员的操作技术也有很大的关系。

（7）割嘴与工件的倾角

割嘴与工件的倾角对切割质量有很大的关系。一般割嘴和工件的倾角分为前倾角和后倾角。前倾角是割嘴向切割方向倾斜，并与垂直于工件的方向之间的夹角；后倾角是割嘴向切割方向的反方向倾斜，并与垂直于工件的方向之间的夹角。倾角的方向和大小应根据工件的厚度进行选择，对于不同厚度的工件来说，倾角的方向和角度都不一样。在切割时应充分利用倾角的作用进行提高切割质量和生产率。在切割工件厚度小于4mm时，割嘴应采用前倾，角度控制在25~45°，尽量减少燃烧形成的熔渣为工件提高更大的热量，从而提高切割质量。在切割工件厚度处于4~20mm时，割嘴应采用后倾，且倾角控制在20~30°；在切割工件厚度处于20~30mm时，割嘴应垂直于工件表面；在切割工件厚度大于30mm时，应将割嘴先后倾20~30°，等到切割倾斜方向割穿后，再将割嘴逐渐旋转成垂直工件位置，直至工件割透再进入正常切割。

（8）割嘴与工件的距离

切割火焰分为外焰、内焰和焰心，切割时火焰性质一般采用中性焰，而焰心尖端往外2~4mm的地方温度最高，如果这个位置正好处于气割工件表面上，那么预热时间就会缩短，而且周围的空气对气割氧的污染最小，能够保证切割氧的纯度，提高切割质量和速度。割嘴与工件之间的距离是指焰心尖端到工件之间的距离。距离过大或过小都会影响切割质量。当距离过小时，焰心离工件表面的距离太近，会造成工件上缘熔化或增加表面渗碳，或造成割嘴堵塞而出现回火。当距离过大时，热量利用率降低，预热温度下降，预热时间增长，同时周围空气中的氧也会进入而使氧的纯度降低，从而降低切割质量和速度，甚至产生割不透现象。

3总结

气割质量的影响因素除了上述以外，还受个人的因素影响，个人对气割方法的领悟，操作方式是否正确，以及操作的熟练程度和水平都会影响着气割的质量。所以，要想得到质量较好的气割质量，首先要正确牢固掌握上述的各个影响因素，并在实际操作中正确灵活的应用，同时还要加强练习，达到熟练掌握气割为止。另外，工件表面的油污和氧化皮要在切割前进行清理，工件要放置在和地面有一定距离的胎具上，以便吹出来的熔渣顺利排除。同时，选择合适的切割顺序也很重要，在切割既有边角又有中间工件的时候，要先切割边角再切割中间部分；在同一张钢板上切割不同大小的部件时，应先切割小部分工件再切割大部件。

参考资料:

[1]王国凡.钢结构焊接导论[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2009.