气体火焰切割工艺课件

1、气体火焰切割工艺林州重机集团股份有限公司气割利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使金属剧烈氧化并放出热量，利用切割氧流把熔化状态的金属氧化物吹掉，而实现切割的方法。金属气割的过程实质是铁在纯氧中的燃烧过程，而不是熔化过程。 气割过程是预热燃烧吹渣过程，并不是所有金属都能满足这个过程要求。气割 气割的条件1、金属进行氧气切割需符合以下条件 金属在氧气中的燃点应低于熔点。2、金属气割时形成的氧化物的熔点应低于金属本身的熔点。3、金属在切割氧流中燃烧应是放热反应。放热反应 金属的导热性不能太高。 金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要小 。气割 气

2、割的特点气割的特点 气割钢的速度比其他机械切割的方法的效率高； 机械切割方法难以切割的截面形状和厚度,采用氧-乙炔切割比较经济； 气割设备的投资比机械切割的投资要低,气割设备轻便, 可以用于野外作业；气割 切割小圆弧时,能迅速改变切割方向;切割大型工件时, 不移动工件,只需移动氧-乙炔焰,便能迅速切割. 可进行手工和机械切割； 气割的缺点： 切割尺寸精度低； 预热火焰和排除的赤热熔渣存在发生火灾及烧坏设备和烧伤操作工的危险。气割精度 气割精度是指被切割件割完后的工件集合尺寸与图纸尺寸对比的误差关系，切割质量是指工件切割断面的表面粗糙度、切割上边缘的熔化塌边程度、切口下边缘是否有挂渣和割缝宽度的

3、均匀性等。MT/T587-1996“液压支架结构件制造技术条件 一、下料前应进行除锈及去除氧化皮的处理。 二、切割下料质量要求： 1、手工划线宽度不大于0.5mm。 2、气割下料需机械加工的表面，其最大加工余量见表1 3、切割表面偏斜度见表2MT/T587-1996“液压支架结构件制造技术条件表1、机加工余量长宽比L/bL/b1010L/b15L/b15板厚202050502020505020205050加工种类最大加工余量刀检23434-55长宽比L/bL/b1010L/b15L/b15板厚202050502020505020205050表面粗糙度Ra12.533-457孔加工余量直径方向1

4、0mm-15mmMT/T587-1996“液压支架结构件制造技术条件 表2、切割表面偏斜度项目简图类别材料厚度252540406060100 值切割表面的偏斜度机械切割0.511.52手工气割11.41.82.2MT/T587-1996“液压支架结构件制造技术条件 4、切割表面粗糙度Ra的上限值为50m。 5、屈服强度大于440MPa的高强度钢板焊接坡口应打磨去除氧化皮。 6、剪板机切割质量要求： 6.1剪切板料的切断面对板料表面垂直度公差t见表3。 7、外漏件及曲线部分的表面粗糙度Ra的上限值为25m。MT/T587-1996“液压支架结构件制造技术条件 表3、剪切板料的切断面对板料表面垂直

5、度公差板厚简图垂直度公差160.416251MT/T587-1996“液压支架结构件制造技术条件 8、零件未注尺寸公差、形位公差8.1顶板、主筋板尺寸公差见表4表4基本尺寸尺寸公差500-100021000-25002.52500-4000340003.5MT/T587-1996“液压支架结构件制造技术条件 8.2各筋板尺寸公差，可按公差带为1.5mm至2mm执行。 8.3其余各板件尺寸公差，可按公差带为2执行。 9、未注形位公差见表5。 10、板材零件边棱之间的垂直度与平行度公差不得大于相应尺寸的公差之半。MT/T587-1996“液压支架结构件制造技术条件 表5、未注形位公差板厚直线度平面

6、度被測面长度L任1000长度内10001000121.51.5L/1000但不得大于51.5121L/1000但不得大于51影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度） 一、气体 1、氧气 氧气是可燃气体燃烧时所必须的，以便达到钢材的点燃温度提供所需的能量；另外，氧气是钢材被预热达到然点后进行燃烧所必须的。影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度） 切割钢材所用氧气必须要有较高的纯度，一般要求在99.5%以上。氧气纯度每降低0.5%，钢材的切割速度就要降低10%左右。如果氧气纯度降低0.8%-1%，不仅切割速度下降15%-20%，同时，割缝也随之变宽，切口下端挂渣

7、多并且清理困难，切割断面质量也明显变劣，气体消耗量也随之增加。影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度） 切割钢材所用氧气必须要有较高的纯度，一般要求在99.5%以上。氧气纯度每降低0.5%，钢材的切割速度就要降低10%左右。如果氧气纯度降低0.8%-1%，不仅切割速度下降15%-20%，同时，割缝也随之变宽，切口下端挂渣多并且清理困难，切割断面质量也明显变劣，气体消耗量也随之增加。影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度） 气体压力的稳定性对工件的切割质量也至关重要。波动的氧气压力将使切割断面明显裂变。气体压力是根据所使用的个嘴类型、切割的钢板厚度二调整的。切

8、割时如果采用了超出规定的氧气压力，并不能提高切割速度，反而是切割断面质量下降，挂渣难清，增加了切割后的加工时间和费用。（具体参数应以割嘴说明书为准）影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度） 2、可燃性气体 火焰切割中，常用的可燃性气体有乙炔、煤气、天然气、丙烷等，国外有些厂家还使用MAPP,既甲烷+乙烷+丙烷。 一般来说，燃烧速度快、燃烧值高的气体适用于薄板切割；燃烧值低、燃烧速度一般的可燃气体更适用于厚板切割，尤其是厚板在200mm以上的钢板，如采用煤气或天然气进行切割，将会得到理想的切割质量，只是切割速度会稍微降低一些。影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴

9、高度） 相比而言，乙炔比天然气贵，但由于资源问题，在实际生产中，一般多采用乙炔气体。 3、火焰的调整： 通过调整氧气和乙炔的比例可以得到三种切割火焰：中性焰（即正常焰），氧化焰，碳化焰。 一般来说，切割200mm以下的钢板使用中性焰可以获得较好的切割质量。影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度 火焰类型（图1） 氧化焰 中性焰（正常焰） 碳化焰影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度 正常焰没有多余的氧和乙炔，有三个明显的区域，焰芯有鲜明的轮廓（接近圆柱形）焰芯的成分是乙炔和氧气，其末端呈均匀的圆形和光亮的外壳。影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、

10、割嘴高度 氧化焰氧化焰是在氧气过剩的情况下产生的，其焰芯呈圆锥形，长度明显地缩短，轮廓也不清楚，亮度是暗淡的；同样，外焰也缩短了，火焰呈紫蓝色，燃烧时伴有响声。氧化焰的温度高于正常焰。如果使用氧化焰切割，质量明显下降。影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度 碳化焰 乙炔过剩产生的。焰芯没有明显的轮廓，焰芯末端有绿色的边缘，外焰呈黄色。乙炔过剩太多，开始冒黑烟。影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度 预热火焰 预热火焰的能量大小与切割速度、切口质量关系相当密切。随着被切工件板厚的增大和切割速度的加快，火焰的能量也应随之增强，但又不能太强，尤其在割厚板时，金属燃

11、烧产生的反应热增大，加强了对切割点前沿的预热能力，这时，过强的预热火焰将使切口上边缘严重熔化塌边。太弱的预热火焰，又会使钢板得不到足够的能量，逼使减低切割速度，甚至造成切割过程中断。所以说预热火焰的强弱与切割速度的关系是相互制约的。影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度 4、切割速度钢板的切割速度是与钢材在氧气中的燃烧速度相对应的。在实际生产中，应根据所用割嘴的性能参数、气体种类及纯度、钢板材质及厚度来调整切割速度。切割速度直接影响到切割过程的稳定性和切割断面质量。影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度 如果想人为地调高切割速度来提高生产效率和用减慢切割速度

12、来最佳地改善切割断面质量，那是办不到的，只能使切割断面质量变差。过快的切割速度会使切割断面出现凹陷和挂渣等质量缺陷，严重的有可能造成切割中断；过慢的切割速度会使切口上边缘熔化塌边、下边缘产生圆角、切割断面下半部分出现水冲状的深沟凹坑等等。影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度 通过观察熔渣从切口喷出的特点，可调整到合适的切割速度。在正常的火焰切割过程中，切割氧流相对垂直的割炬来说稍微偏后一个角度，其对应的偏移叫后拖量（见图2）。速度过低时，没有后拖量，工件下面割口处的火花束向切割方向偏移。如提高割炬的运行速度，火花束就会向相反的方向偏移，当火花束与切割氧流平行时，就认为该切割

13、速度正常。速度过高时，火花束明显后偏，见图3影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度 图2 图3影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度 割嘴与被切工件表面的高度在钢板火焰切割过程中，割嘴到被切工作表面的高度是决定切口质量和切割速度的主要因素之一。不同厚度的钢板，使用不同参数的割嘴，应调整相应的高度。为保证获得高质量的切口，割嘴到被割工件表面的高度，在整个切割过程中必须保持基本一致。影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度 热变形的控制在切割过程中，由于对钢板的不均匀的加热和冷却，材料内部应力的作用将使被切割的工件发生不同程度的弯曲或移位即热变形

14、，具体表现是形状扭曲和切割尺寸偏差。由于材料内部应力不可能平衡和完全消除，所以只能采取一些措施来设法减少热变形。影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度 钢板表面预处理钢板从钢铁厂经过一系列的中间环节到达切割车间，在这段时间里，钢板表面难免产生一层氧化皮。再者，钢板在轧制过程中也产生一层氧化皮附着在钢板表面。这些氧化皮熔点高，不容易燃烧和熔化，增加了预热时间，降低了切割速度；同时经过加热，氧化皮四处飞溅，极易对割嘴造成堵塞，降低了割嘴的使用寿命。所以，在切割前，很有必要对钢板表面进行除锈预处理影响火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度 常用的方法是抛丸除锈，之后喷

15、漆防锈。即将细小铁砂用喷丸机喷向钢板表面，靠铁砂对钢板的冲击力除去氧化皮，再喷上阻燃、导电性好的防锈漆。钢板切割之前的除锈喷漆预处理已成为金属结构生产中一个不可缺少的环节。火焰切割质量缺陷与原因分析1上边缘切割质量缺陷 这是由于熔化而造成的质量缺陷。（1） 上边缘塌边现象：边缘熔化过快，造成圆角塌边。原因： 切割速度太慢，预热火焰太强； 割嘴与工件之间的高度太高或太低；使用的割嘴号太大，火焰中的氧气过剩。火焰切割质量缺陷与原因分析 （2）水滴状熔豆串（见图4）图4火焰切割质量缺陷与原因分析 现象：在切割的上边缘形成一串水滴状的熔豆。原因： 钢板表面锈蚀或有氧化皮； 割嘴与钢板之间的高度太小，预

16、热火焰太强； 割嘴与钢板之间的高度太大。火焰切割质量缺陷与原因分析 （3）上边缘塌边并呈现房檐状（见图5）图5火焰切割质量缺陷与原因分析 现象：在切口上边缘，形成房檐状的凸出塌边。原因： 预热火焰太强； 割嘴与钢板之间的高度太低； 切割速度太慢；割嘴与工件之间的高度太大，使用的割嘴号偏大，预热火焰中氧气过剩。火焰切割质量缺陷与原因分析 （4）切割断面的上边缘有挂渣（见图6） 图6火焰切割质量缺陷与原因分析 现象：切口上边缘凹陷并有挂渣。原因： 割嘴与工件之间的高度太大，切割氧压力太高； 预热火焰太强。火焰切割质量缺陷与原因分析 2切割断面凹凸不平，即平面度差（1）切割断面上边缘下方，有凹形缺陷

17、（见图7）现象：在接受切割断面上边缘处有凹陷，同时上边缘有不同程度的熔化塌边。原因： 切割氧压力太高； 割嘴与工件之间的高度太大；割嘴有杂物堵塞，使风线受到干扰变形。火焰切割质量缺陷与原因分析 图7火焰切割质量缺陷与原因分析 （2）割缝从上向下收缩（见图8）火焰切割质量缺陷与原因分析 现象：割缝上宽下窄。原因： 切割速度太快； 割嘴与工件之间的高度太大，割嘴有杂物堵塞，使风线受到干扰变形。火焰切割质量缺陷与原因分析 （3）割缝上窄下宽（见图9） 图9火焰切割质量缺陷与原因分析 现象：割缝上窄下宽，成喇叭状。原因： 切割速度太快，切割氧压力太高； 割嘴号偏大，使切割氧流量太大； 割嘴与工件之间的

18、高度太大；火焰切割质量缺陷与原因分析 （4）切割断面凹陷（见图10） 图10火焰切割质量缺陷与原因分析 现象：在整个切割断面上，尤其中间部位有凹陷。原因： 切割速度太快； 使用的割嘴太小，切割压力太低，割嘴堵塞或损坏； 切割氧压力过高，风线受阻变坏。火焰切割质量缺陷与原因分析 （5）切割断面呈现出大的波纹形状（见图11） 图11火焰切割质量缺陷与原因分析 现象：切割断面凸凹不平，呈现较大的波纹形状。原因： 切割速度太快； 切割氧压力太低，割嘴堵塞或损坏，使风线变坏； 使用的割嘴号太大。火焰切割质量缺陷与原因分析 （6）切口垂直方向的角度偏差（见图12） 图12火焰切割质量缺陷与原因分析 现象：

19、切口不垂直，出现斜角。原因： 割炬与工件面不垂直； 风线不正。火焰切割质量缺陷与原因分析 （7）切口下边缘成圆角（见图13） 图13火焰切割质量缺陷与原因分析 现象：切口下边缘有不同程度的熔化，成圆角状。原因： 割嘴堵塞或者损坏，使风线变坏； 切割速度太快，切割氧压力太高。火焰切割质量缺陷与原因分析 （8）切口下部凹陷且下边缘成圆角（见图14） 图14火焰切割质量缺陷与原因分析 现象：接近下边缘处凹陷并且下边缘熔化成圆角。原因：切割速度太快，割嘴堵塞或者损坏，风线受阻变坏。火焰切割质量缺陷与原因分析 3切割断面的粗糙度缺陷 切割断面的粗糙度直接影响后续工序的加工质量，切断面的粗糙度与割纹的超前

20、量及其深度有关。（1）切割断面后拖量过大（图15） 图15火焰切割质量缺陷与原因分析 现象：切割断面割纹向后偏移很大，同时随着偏移量的大小而出现不同程度的凹陷。原因： 切割速度太快； 使用的割嘴太小，切割氧流量太小，切割氧压力太低； 割嘴与工件的高度太大。火焰切割质量缺陷与原因分析 （2）在切割断面上半部分，出现割纹超前量（见图16） 图16火焰切割质量缺陷与原因分析 现象：在接近上边缘处，形成一定程度的割纹超前量。原因： 割炬与切割方向不垂直，割嘴堵塞或损坏； 风线受阻变坏；火焰切割质量缺陷与原因分析 在靠近切割断面下边缘处出现割纹超前量太大（见图17）。 图17火焰切割质量缺陷与原因分析

21、现象：在靠近切割断面下边缘处出现割纹超前量太大。原因： 割嘴堵塞或损坏，风线受阻变坏； 割炬不垂直或割嘴有问题，使风线不正、倾斜。火焰切割质量缺陷与原因分析 挂渣 在切割断面上或下边缘产生难以清除的挂渣。（1）下边缘挂渣（见图18） 图18火焰切割质量缺陷与原因分析 现象：在切割断面的下边缘产生连续的挂渣。原因： 切割速度太快或太慢，使用的割嘴号太小，切割氧压力太低； 预热火焰中燃气过剩，钢板表面有氧化皮锈蚀或不干净； 割嘴与工件之间的高度太大，预热火焰太强。火焰切割质量缺陷与原因分析 （2）切割断面上产生挂渣现象：在切割断面上有挂渣，尤其在下半部分有挂渣。原因：合金成份含量太高。火焰切割质量

22、缺陷与原因分析 5裂纹现象：在切割断面上出现可见裂纹，或在切割断面附近的内部出现脉动裂纹，或只是在横断面上可见到裂纹。原因：含碳量或含合金成份太高，采用预热切割法时，工件预热温度不够，工件冷却时间太快，材料冷作硬化。气割变形的预防与探讨 概述概述 气割具有效率高、成本低的优点。手工气割的设备简单,机动性强,操作灵活方便,适用面较广, 能在各种位置进行切割和在钢材上切割出各种外形复杂的零件。因此,在制造业中得到了广泛的应用。气割变形的预防与探讨 气割质量的好坏主要从以下几个方面来衡气割质量的好坏主要从以下几个方面来衡量量: 割缝位置和切割线间的偏差。割缝位置和切割线间的偏差数值愈大,气割质量愈差

23、; 切口缝隙的宽窄度。切口缝隙越窄,割出的尺寸就越精确; 切割面的精度和形状,割缝位置和切割线间的偏差及切口缝隙的宽窄度是影响气割几何尺寸的主要因素。气割变形的预防与探讨 气割是局部加热和快速冷却的过程。气割热源(主要是燃烧反应热)作用切口区的材料被加热到相变点A1以上,产生塑性变形而周围的材料也因受到热影响,在冷却时部分变形不能恢复,造成永久变形。同时在切割过程中,由于材料的热膨胀和收缩还会发生位移。使切割出的零件产生较大的尺寸偏差。因此必须注意防止和减小切割变形。气割变形的预防与探讨 1、切割中限制多余的热输入量切割中限制多余的热输入量 割咀对切割质量和效率的影响常用射吸式割咀的预热孔形式

24、有环形和梅花形两种。环形预热孔割咀由内咀和外咀两个零件组合而成,故称组合割咀。该割咀在保持切割氧流的动量和纯度方面效果最好,故适用于厚板的切割。气割变形的预防与探讨 梅花形割咀的预热孔道和切割气孔道在同一割咀体中,也称整体式割咀。其火焰比较集中,能促进切口前缘的钢板表面较快地达到燃点。有利于提高切割速度,适用于中、薄板的切割。 割咀号码是以切割氧孔径来划分的,割咀号码通常按咀制造厂说明书选用。对每种板厚存在一个最佳切割氧流量,切割氧流量又是由切割氧孔径和切割氧压力决定的。当切割氧压力调定后,选择适当的割咀号码可获得最快的切割速度和最好的质量。气割变形的预防与探讨 2、在保证切割面质量的前提下在

25、保证切割面质量的前提下,尽可能加快尽可能加快切割速度。切割速度。对于同等厚度的钢板,切割速度选择太慢,过多的热量就会使割缝边缘融化,热变形增加。气割变形的预防与探讨 3、在号料时,把相邻零件的边线合在一起形成共同的切割线,这样,既减少切割次数,降低材料受热量,又能提高切割效率。气割变形的预防与探讨 限制零件变形法限制零件变形法 (1)设置“过桥法”。即在相邻零件的切割线上,根据零件形状在某些部位保留一小段,抑制其变形和位移,等到材料上所有零件割完后,再把“过桥”割开,如图19所示。气割变形的预防与探讨 图19气割变形的预防与探讨 (2)端部限制法。从整张钢板上切割板条时,在钢板的两端,距端边510mm的切割线附近用手工割锯先割出3-5mm50-80mm的长孔,然后用半自动切割机从长孔处起割,并挨次割完所有的切割线,最后沿板端切割线割开,由于板条两端被固定而侧向弯曲又受到相邻板条的限制,因此