气体火焰切割工艺及参数

气体火焰切割工艺及参数

影响气割过程的主要参数

影响气体火焰切割过程（包括切割速度和质量）的主要工艺因素有：

①切割氧的纯度；

②切割氧的流量、压力及氧流形状；

③切割氧流的流速、动量和攻角；

④预热火焰的功率；

⑤被切割金属的成分、性能、表面状态及初始温度；

⑥其他工艺因素。

其中切割氧流起着主导作用。切割氧流既要使金属燃烧，又要把燃烧生成的氧化物从切口中吹掉。因此，切割氧的纯度、流量、流速和氧流形状对气割质量和切割速度有重要的影响。

⑴切割氧的纯度

氧气的纯度是影响气割过程和质量的重要因素。氧气纯度差，不但切割速度大为降低、切割面粗糙、切口下缘沾渣，而且氧气消耗量的增加。氧气纯度从99.5%降到98%，即下降1.5%，切割速度下降25%，而耗氧量增加50%。一般认为，氧气纯度低于95%，就不能气割，要获得无粘渣的气割切口，氧气纯度需达到99.6%。

⑵切割氧流量

切割厚度12mm钢板时氧气流量对切割速度的影响如图1所示。由图可见，随着氧流量的增加，切割速度逐渐增大，切割速度提高，但超过某个界限值反而降低。因此，对某一钢板厚度存在一个最佳氧流量值，此时不但切割质量最高，而且切割质量最好。

⑶切割氧压力

随着切割氧压力的提高，氧流

量相应增加，因此能够切割板厚度随之增大。但压力增加到一定值，可切割的厚度也达到最大值，再增大压力，可切割的厚度反而减小。切割氧压力对切割速度的影响大致相同。如图2所示。

由图2可见，用普通割嘴气割时，在压力较低的情况下，随着压力增加，切割速度也提高，但当压力超过0.3MP以后，切割速度反而下降；再继续加大压力，不但切割速度降低，而且切口加宽，切口断面粗糙。用扩散形割嘴气割时，如果切割氧压力符合割嘴的设计压力，则压力增大时，由于切割氧流的流速和动量增大，所以切割速度比用普通割嘴时也有所增加。气割工艺参数

气割的工艺参数包括预热火焰功率、氧气压力、切割速度、割嘴到工件的距离以及切割倾角等。

⑴预热火焰的选择

预热火焰是影响气割质量的重要工艺参数。气割时一般选用中性焰或轻微的氧化焰。同时火焰的强度要适中。应根据工件厚度、割嘴种类和质量要求选用预热火焰。

①预热火焰的功率要随着板厚的增大而加大，割件越厚，预热火焰功率越大。氧-乙

炔预热火焰的功率与板厚的关系见表1。

板厚/mm 火焰功率/L.min-1

3-25 4-8.3

25-50 9.2-12.5

50-100 12.5-16.7

100-200 16.7-20

200-300 20-21.7

③使用扩散行割嘴和氧帘割嘴切割厚度200mm以下钢板时，火焰功率选大一些，以加速切口的前缘加热到燃点，从而获得较高的切割速度。

④切割碳含量较高或合金元素教多的钢材时，因为他们燃点较高，预热火焰的功率要大一些。

⑤用单割嘴切割坡口时，因熔渣被吹向切口外侧，为补充能量，要加大火焰功率。

气体火焰切割的预热时间应根据割件厚度而定，表2列出火焰切割选定预热时间的经验数据。

表2 气体火焰切割选定预热时间的经验数据

⑵切割氧压力的选定

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。切割氧气压力过大，易使切口变宽、粗糙；压力过小，使切割过程缓慢，易造成沾渣。

表3 切割氧气压力的推荐值

在实际切割工作中，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，这时的切割压力即为合适值，可获得最佳的切割效果。

⑶切割速度

切割速度与工件厚度、割嘴形式有关，一般随工件厚度增大而减慢。切割速度必须与切口内金属的氧化速度想适应。切割速度太慢会使切口上缘熔化，太快则后拖量过大，甚至割不透，造成切割中断。在切割操作时，切割速度可根据熔渣火花在切口中落下的方向来掌握，当火花呈垂直或稍偏向前方排出时，即为正常速度。在直线切割时，可采用火花稍偏向后方排出的较快的速度。

氧化速度快，排渣能力强，则可以提高切割速度。切割速度过慢会降低生产率，且会造成切口局部熔化，影响割口表面质量。机器切割速度比手工切割速度平均可提高20%，表4列出机械化切割时切割速度的推荐数据。

⑷割嘴到工件表面的距离

割嘴到工件表面的距离是根据工件厚度及预热火焰长度来确定。割嘴高度过低会使切口上线发生熔塌，飞溅时易堵塞割嘴，甚至引起回火。割嘴高度过大，热损失增加，且预热火焰对切口前缘的加热作用减弱，预热不充分，切割氧流动能下降，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，在切割薄板场合还会使切割速度降低。

表4 机械切割时切割速度的推荐数据

（5）切割倾角

割嘴与割件间的切割倾角直接影响气割速度和后拖量。切割倾角的大小主要根据工件厚度而定，工件厚度在30mm

以下时，后倾角为20°~30°；工件厚度大于30mm时，起割是为5°~10°的前倾角，割透后割嘴垂直于工件，结束时为5°~10°的后倾角。手工曲线切割时，割嘴垂直于工件。

割嘴的切割倾角与切割厚度的关系如图3所示。

气体火焰切割的工艺要点

（1）气割前的准备工作

被切割金属的表面，应仔细地清除铁锈、尘垢或油污。被切割件应垫平，以便于散放热量和排除熔渣。决不能放在水泥地上切割，因为水泥地面遇高温后会崩裂。切割前的具体要求如下。

①检查工作场地是否符合安全要求，割炬、氧气瓶、乙炔瓶（或乙炔发生器及回火防止器）、橡胶管、压力表等是否正常，将气割设备按操作规程连接好。

②切割前，首先将工件垫平，工件下面留出一定的间隙，以利于氧化铁渣的吹除。切割时，为了防止操作者被飞溅的氧化铁渣烧伤，必要时可加挡板遮挡。

③将氧气调节到所需的压力。对于射吸式割炬，应检查割炬是否有射吸能力。检查的方法是：首先拔下乙炔进气软管并弯折起来，再打开乙炔阀门和预热氧阀门。这时，将手指放在割炬的乙炔过气管接头上，如果手指感到有抽力并能吸附在乙炔进气管接头上，说明割炬有射吸能力，可以使用；反之，说明割炬不正常，不能使用，应检查修理。

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④检查风线，方法是点燃火焰并将预热火焰调整适当。然后打开切割氧气阀门，观察切割氧流（即风线）的形状，风线应为笔直、清晰的圆柱体并有适当的长度。这样才能使工件切口表面光滑干净，宽窄一致。如果风线不规则，应关闭所有的阀门，用通针或其他工具修整割嘴的内表面，使之光滑。

预热火焰的功率应根据板材厚度不同加以调整，火焰性质应采用中性焰。

（2）手工气割的操作要点

气割操作中，首先点燃割炬，随即调整火焰。火焰的大小根据钢板的厚度进行调整，然后预