气体切割原理及操作(图文参照)

气体切割原理及操作
1.1 气体切割概要
像裁剪师一样按照需要的尺寸裁剪出西服一样，铁板加工作业中，没有切割是不行的，时必不可少的一道工序。

在焊接作业前，焊接材料的切割，焊接孔的加工，结合部的加热，以及气爆作业，都是必不可少的。

切割不是机械类的方式，而是用热能将金属局部融化的一种方法。

热切割中，有气体切割和电弧切割等方式，气体切割是用氧气和金属氧化反应切断金属，电弧切割是利用电产生热的切割方法。

1.2 原理和条件
1）气体切割的原理
一般的切割是利用氧气的切割方法
这是，利用的火花是氧气乙炔火花或者氧气丙烷的火花，最近，氧气丙烷广泛的使用。

气体切割（氧气切割）是利用铁和氧气的化学反应的一种切割方法。

可以看到高温可燃的铁丝在氧气中可以燃烧，同样道理，需要切割的材料（钢或者合金钢）先预热（850度---900度）高压的氧气点燃的话，预热部位可以燃烧，变成氧化铁。

这是氧化铁熔点比母材要低，继续使用高压氧气气流传播的话，那个位置的形成像碎屑，产生切割条件。

一旦开始切割，钢的燃烧热和预热火花加热可以产生连续性的切割。

2）气体切割条件
一般而言，气体切割顺利的形成，需要满足下面的的条件：
●氧化反应激烈，发生大量的热
●母材中不易燃烧的成分少
●母材中燃烧，温度比熔点温度低（铁的燃烧问题1350度，熔点温度1530度）
●氧化物或者炉渣可流通性好，可以容易的从母材中脱离
●氧化物或者炉渣的熔点温度比母材熔点问题低
1.3 气体切割的方法
1）切割影响的因素
气体切割的好处和坏处是切割效率，切割面的外观，切割面的精度等来判断。

切割影响主要的因素是，摩擦的大小和外观，氧气的压力，切割速度，母材的材质和厚度，氧气的纯度，预热火花的强度，温度，距离和角度不同而不同
2）合金原料的影响
* 碳（C）：碳的含量低于0.25%以下的钢容易切割，以上的切割为了防止硬化或者裂纹需要预热。

4%左右的含碳量是铸钢，粉末切割。

* 硅（SI）碳酸硅的熔点是1710度，低的含硅量不影响切割，但是含硅量高切割较为困难。

* 锰：氧化锰的熔点为1785度，普通钢中含有量没有大问题，但是达到14%的锰钢和含碳量达到1.5%的高猛钢，要预热才能切割。

* 铬：氧化铬的熔点是2275度，铬的含量低于5%以下，钢的材料表面干净，比较容易切割。

（铬的含量高于10%是高铬钢要粉末切割）
* 钼：（Mo）含量多切割困难
* 钨：12%---14%的含量可以切割，20%以上切割困难
* 铜：2%左右切割没有影响
* 铝：10% 以上切割困难
* 不锈钢：10%以上含铬不符合
3）拖动线条
原因：切割花下部矿渣的妨碍和氧气的污染，氧气的降速，氧合作用低，发生拖动线条阻力%= 阻力距离（mm）/铁板厚度（mm）*100
4) 切割速度
* 切割氧气的压力高的氧气消耗量多，切割速度差不多按比率增长，
* 切割温度越高，能高速切割
* 摩擦现象：
* 氧气的纯度：切割作业用的氧气纯度为99.5%以上
氧气的纯度低于99.5%的话，切割作业效率集聚的的降低，比如说氧气的纯度低1%的话，切割的速度会降低25%，氧气的消耗量增加25%
5）预热的火焰
1 ）白点情况
用眼可以看到均匀的，没有问题，通常发生的不良是有异物附着，或者预热发生变形。

●圆形，扩散的火焰
虽然不是直接影响切割的因素，但是会使切割的效率降低。

火焰弯曲接触铁板，回事加热量减弱，圆形火焰走向变坏，对预热量也会产生不好的影响。

扩散的火焰，火焰与铁板不是垂直的，加热量变得弱。

●粗细，长度，颜色不同的火焰
预热的火焰圆周方向位置衰变，容易发生切割部分上面一侧融化的现象。

这样是因为预热火焰均匀，火具好
2 ）预热火焰太猛
●切割面边缘融化不漂亮
●后面粘较多矿渣
●火焰倾斜掉落
3 ）预热火焰太弱
●切割速度减缓，容易切割停止
●阻力变大，后面不容易通过
●容易引起回火
1.4 切割部位的各种性质
1）切割变形的发生
切割中最大的问题是切割发生变形。

这个是材料局部的加热和他伴随的收缩，塑性变形以及内部应力的发生。

或者，切割中材料变形喷嘴和切割线不一致，产生的变形更加严重。

所以在切割中，有必要按照切割的顺序，或者材料固定，或者切割部位冷却抵消收缩变形，防止变形发生。

2）硬度分布和成分组成
切割面是淬火的原因，硬度上涨，他的数值是依据碳的含有量，随着碳的含有量增加而增加，在切割面上，各成分中碳，镍以及铜在切割周边移动，浓度大约在0.3%~0.7%增加的趋势，铬和硅有一点减少，热月是切割面硬度上升和防止这些成分有大的效果。

3）切割的效率
切割的效率计算如下：
N=Tm* v/V
这里n 表示：切割效率
v 表示：切割速度
Tm 表示：最大切割铁板厚度
V 表示：使用碳含量
这其中切割最厚的铁板，考虑喷嘴的出口，氧气的压力5~6KGF/CM2 ，切割效率最好的氧气压力是4~5kgf/cm2
1.5 可视情况的识别方法
1 ）宽屏气流
原来气流是，在园上靠近切割氧气孔喷出的气流，不管在哪个截面上都能形成圆，但是切割氧气气流的截面有形成椭圆的情况。

这样的气流作为宽屏气流，下面说的不包含扩散的情况，如果向椭圆长轴方向切割，切割性会大大的减少。

这个原因，如果是熟练的操作者直线切割的情况，会创造出和这个方法类似的条件切割。

但是，例如X方向的切割面好，但是Y 方向的切割面不好，根据切割方向切割面的品质有变化，可以看做是火具全部是不良品。

和这个一样，宽屏气流的原因是切割氧气孔的变形，火具的清扫问题而发生的。

2 ）扩散气流
扩散气流状态，一般是气流不够，类似的情况用火具切割时，切割性能减少的原因，有不能切割的情况，通常使用的火具的气流是集中的，扩散的气流是由于火具的末端或者切割氧气有异物附着造成的。

所以，要清理切割氧气孔，就能全部正常。

如果清扫不修理，切割氧气球，或者切割氧气孔变形。

有问题时要仔细查看火具的切割氧气孔。

如果，用肉眼能看到缺陷，一般不能修理，首先清理附着在氧气孔上的炉灰，只是清扫的话不能矫正气流，火具的前端没有问题时，点火，切割氧气的压力慢慢调整看。

这个过程中，正常的气流调整后，这是的压力就是合适的压力。

例如，STRAIGHT 火具，
切割的氧气压力是6KG/CM2 这个气流正常的话，这个火具清扫等，切割氧气孔变宽，根据这个切割氧气的压力，能呈现好的切割面。

3）乱流
乱流是STRAIGHT 火具的低的型号上发生的情况较多。

同城切割氧气压力低时发生，这个状态切割的话，大约会降低10%--30%的速度。

这种情况，切割氧气的压力0.5KG/CM2 左右升高，可以得到好的切割性能。

4）过压气流
过压气流出现时，切割氧气的压力高。

根据切割氧气的压力降低，能得到正常的气流。

低的程度，气流中圆形的，没有凹凸是最好的切割氧气压力。

和以上一样，可视气流是种类不好的一种状态。

可视气流的长度是小的情况，他大部分的原始是，扩散气流的原因，好的火具也换的判断时，只有可视气流的长度，是可以判断出是好的火具还是坏的火具。

●以上4个种类不能全部涵盖，可视气流150MM 以上，好的火具可以实现。

1.6 火花调整
* 以下的方法是通用的方式，依照个人的习惯可以调整！
1）预热火焰的调整
一. 点火的顺序
点火的方法分为初学者以及熟练者两种
１初学者的点火方式
喷枪栓塞关闭状态，氧气以及液化气等压力规定的压力慢慢升上来，太多的升高的话喷枪稍微打开降低压力，这样的情况喷枪栓塞再次关上。

首先，可燃性的气体的喷枪栓塞打开1/4 ，规定的点火机器点火，这时火焰提高，再快速进入下面的操作
然后，将预热氧气的栓塞稍微打开
随意的调整可燃性气体，进行氧气的顺序调整
最后，打开可燃性的气体栓塞，将氧气的栓塞调整为中性焰
2. 熟练者的点火方式
将喷枪的栓塞关闭，氧气或者天然气的压力调整到规定眼里值，太多的提高，可以稍微打开喷枪的栓塞。

这种情况将喷枪的开关再次关闭
氧气开关稍微打卡，释放氧气，氧气的喷出量徒手大约10MM 处感觉的气流。

即便是熟练但是最好也在打开状态下进行。

然后，可燃性气体开关打开1/4 ，用点火器调货，这时，气体的开关平常的量太少的话，可能会有回火的情况。

最后，打开可燃性的气体栓塞，将氧气的栓塞调整为中性焰
●. 灭火的顺序
可燃性安全阀快速的关闭，高压氧气开关一会后再关闭。

自动点火的情况
一次点火调整好的开关，在上游层是指好的停止开关或者用电子开关来控制气体的开关，达到灭火的目的
2）火焰的调整
1）放可燃性气体时，点火和周围空气混合燃烧呈现红色的火焰。

这个火焰喷出的速度缓慢一定会向上面的方向上来。

注意不要烧伤，长时间使用，火具以及喷枪受热，接下来释放氧气的瞬间会回火，需要快速的释放。

2)然后，少量的氧气释放的话，在火具前端附近会有绿色的火焰出现
3）在释放一些氧气，火具前端形成环形部分。

环形部分是吹出的内焰。

内焰没有聚在一起，前端部分形成像毛刺一样的形状。

这个状态的火焰叫做碳化焰。

4）更多的氧气释放的话，内焰的毛刺会消失，火具的预热火焰出口形成比较明显的圆形的亮度，夹缝的状态很干净光顺，这个状态叫做中性焰，通常的切割，加热，最少的状态。

火具前端形成的部分叫做白点，白点的长度与火具的样式，各制作厂家的制作不同而不同，但是切割一般的火具00-1号，白点的长度是6—8mm. 2—3号的是7—9mm，4—6号是8—10mm.
5) 在中性焰的状态下，释放更多的氧气，变得不耀眼，白点部分变成纯白透明。

这个状态叫做外层焰。

这个状态下加热量加强，但是切割时容易在上面形成锈
3）切割氧气的调整
切割火具的调整，喷枪入口压力的调整，可视气流的状态形成正确的状态没有问题。

一般切割氧气的压力慢慢的增加，如下图片中出现的气体形态，气流的形态不好的话，切割氧气孔需要清理
即便火具的清扫后，指定的压力工作还不正常的话，火具有损伤或者氧气的压力不对都有可能。

特别是，氧气的压力是软管或者管子链接的，有压力损失的情况，喷枪入口处的压力值需要测量。

这个方法不太容易实现，需要考虑损失的压力进行调整提供。

1.7 切割结果的原因和对策方案
气体切割的质量是按照WES-28制定。

各切割面的品质根据切割图纸展现上面的光洁度，平面度，矿渣的附着等。

这个品质不好的情况整理出原因和对策方案。

1）上面的锈
●预热火焰太强发生
●切割材料温度过高发生
2 ）对策
●预热火焰太强的变现是气体流量整体太多，或者火焰的形态氧气过多，可以重新调整压力，将火焰调整至中性火焰。

●材料的温度过高情况，将气体压力调整至20%--40%，这种状态下预热氧气释放的话可以调整火焰。

别的方法，在切
割材料上撒水也可以。

这样状态下，撒的水不要进入到切割氧气中。

2 ）切割面的波浪形状
1）原因
* 切割氧气的压力调整没有达到
* 火具的切割氧气口有不纯物质
* 切割速度太快
* 火具高度太高
*. 切割氧气的纯度低
2）对策
* 切割氧气的压力确认，火具制作商制定的氧气压力对照
* 为了去除火具的缺陷，切割氧气孔清扫
* 切割速度和火具号码，切割铁板的厚度对应起来，火具制作单位提供的切割速度，各机械，设置条件，切割材质等有最低状态，依据这个，钢材的表面状态，火具高度等调整必要的速度。

* 更换火具实验下，更换后问题解决了，说明是火具问题，特别是切割孔变形的情况更应该考虑这方面的问题。

* 以上的处置也不能解决的话，是切割氧气纯度问题。

3 ）切割面粗糙
切割面粗糙是切割氧气气流和切割材料的原因
1）原因
●切割氧气压力过高
●火具有不纯物
●切割速度太快
●使用火具号码和切割材料厚度不一致
●火具高度和切割速度的关系不一致
●切割材料特殊
2 ）对策
基本上可以按照波浪形状的问题解决，特别是火具的号码太大的情况，对切割面粗糙度有很大的影响。

号码小的话，切割速度低但是切割可以避免粗糙
4）炉渣的附着
1）原因
* 切割氧气压力过高
* 火具有不纯物
* 切割速度过快
* 火具高度和切割速度不一致
* 切割材料的温度过高
* 切割氧气的纯度过低
* 切割材料特殊
对策
基本上按照出现波浪形态的方法确认，切割材料的温度上升的话，矿渣容易附着，切割材料温度上升的话，可以利用水冷的方式可以减少矿渣的附着。

5 ）容易产生凹槽，但切割面良好
1）原因
●预热火焰太弱
●切割材料表面状态不好
●切割材料特殊
2）对策
●预热火焰太弱，切割材料的表面状态细小变化以及材料或者机械本身震动，产生切割凹槽，这种情况是预热气体量太
多。

●镀锌铁板上附着锌，妨碍切割，是导致切割凹槽的发生原因，一般来说，比指定压力值高1.5倍，会增强预热量。

还
有切割中，锌蒸发火具状态不好，需要经常清扫火具。

●铁板黑皮掉下来，有很多锈，预热火焰加热时，黑皮掉下来，切割凹槽的情况会发生，或者考虑到上面有锈，加热火
焰的强度也是切割的一种方法。

6）火具点火状态火焰不安全
1）原因
* 火具预热孔变形
* 预热气体的过大以及调整不良
* 液体机器的震动
2 ）对策
●火具前端的变形需要更换
●预热气体量再调整
●这些都没有问题的话，考虑逆止阀开关流量计等液体通过的机械震动。

用手摸下逆止阀的开关。

这是手能感觉到震动，
内部的开关震动。

流量计用眼睛观察浮筒，浮筒上下浮动的话液体震动，发生共振。

这是可以先熄火，在点火确认，如果还是不能修理，就需要更换设备。

还有机械的震动和液体一起共振，气体流量或许发生变化，或者停止，以及气体流量，减少变化消失为止，可以用这样的方法解决。

7）时间变化，火焰变化
1）原因
提供气体的压力变化
3）对策
气体压力变化时，观察点火状态的燃料气体，预热氧气的调整，压力的调整，有压力变化时，管路，储存量不足，以及调整开关有故障。

先看管路和气体容量，如果都确认无问题，那就是压力调整开关有问题。

1.8 火具的修理方法
上面说过火具如果不好了，能修理到正常状态。

火具维修是切割氧气火焰的清扫和预热火焰孔或者SLIT的清扫，可
以增加火具的寿命、。

1）切割氧气孔的清扫
切割氧气孔清扫时，用制作商配的清扫针，一般的是PIANO 5—6CM ，也有特殊制作的。

车间经常分开火具的枪头，清扫切割氧气孔并观察，这是个好的方法。

那是灰尘或者异物粉末进入切割氧气孔，切割氧气孔堵塞的原因。

将针插入清扫切割氧气球，让它不堵可以清扫。

清扫前需要确认火具的气流属于那种情况。

1）宽屏气流的清扫
气流的宽度窄的方向用针上下搅拌
2）扩散气流的清扫
火具端面黄铜刷子清扫后，用针插入垂直上下
3）乱流的清扫
用针在切割氧气球的周围轻轻的均匀的上下搅拌，清扫结束的火具点火重新确认压力，正常的话可以作业4）预热孔的清扫
1）用乙炔火具是，一般预热火焰出口部位和切割氧气球一样，预热氧气送出去，用清扫针上下移动。

这时乙炔一定要关闭，RING型预热的情况，末端部分用铜刷清扫。

不用这个修理，打开火具的盖子，用刷子清理内部的异物。

RING型的火具，重新安装时要注意按照宽度圆周
均分安装。

2）丙烷火具的清扫
丙烷火具是预热火焰喷出部位形态是SLIT 型，摘掉火具的通风口，火具的盖子去掉后，用铁丝清扫。

用刷子
清扫的时候，要注意不要将刷子上的毛掉落。

用铁质的刷子清扫的话，会缩短机械的寿命。

1.9 可燃性气体的比较
1）乙炔和丙烷的比较
丙烷和氧气的比例是1: 4.5 。

乙炔和氧气的比例是1:1
乙炔：1 点火容易
2. 容易形成中性焰
3. 切割开始时间快
4. 表面影响少
5. 切割薄板容易
6. 氧气或者比例1 ：1
丙烷：1. 切割上部边融化少
2. 切割面细小，干净
3. 矿渣去除容易
4. 切割速度比乙炔要快
5. 厚板切割时比乙炔快
6. 和氧气混合比例1 ：4.5。