热切割及坡口准备方法

主要内容列表1、热切割方法分类材料火焰切割性注解碳钢可切割至1.6%C含碳量大于0.4%的钢要预热锰钢冷切割可至13%Mn和1.3%C硅钢冷切割至2.9%Si，在含碳量非常小的情况下，可达4%Si铬钢冷切割至1.5%Cr热切割至10%CrC最大含量0.2%镀铜钢可切割至0.7%Cu钨钢可切割至10%W，5%Cr，0.2%Ni，0.8%C。热切割至17%WMo使切割性能变坏镍钢可切割至34%Ni和0.5%C碳当量预热（℃）≤50mm的板厚（直线切割）预热（℃）≥50mm的板厚（仿型切割）＜0.30.3-0.40.4-0.50.5-0.6＞0.6————最高100100-200200-350——最高100100-200200-350350-500切割气体甲烷（天然气）乙炔丙烷含量体积-%大于80%（CH4）其余乙烷大于99.5%（C2H2）大于95%（C3H8）其余丁烷密度（0℃，1013bar）kg/m30.711.172热值MJ/m3MJ/kg35.885056.6448.2393.746.7爆炸极限（空气中）体积-%4-162.4-801.8-95爆炸极限（氧气中）体积-%4-602.7-932.3-45燃烧速度（空气中）m/s0.41.50.51燃烧速度（氧气中）m/s3.87.23.3混合比（中性焰）与空气8.4-99-1021-22混合比（中性焰）与氧气1.6-1.81.1-1.33.8-4.5燃烧效率（氧气中）kW/cm34.059.94.5火焰温度（空气中）℃276530502805火焰温度（氧气中）℃277031702850不同燃烧气体的特性

混合割嘴对于慢燃烧气体，此割嘴由切割和加热嘴构成，其它的由一局部构成。在较高热载情况下，比方像多边截面，用此嘴具有优越性。割嘴的型号〔JB/T7950快速割嘴〕快速割嘴由其割嘴切割氧孔道的喉部直径来决定，各个规格号与相对应的喉部直径见下表：割嘴规格号1234567喉部直径d/mm0.60.81.01.251.51.752.03〕机械化切割设备分为半机械化、全机械化以及自动化切割设备三类。半自动切割圆弧1割炬2割嘴3切割束流4割口5切割起点6切割终点a工件厚度b割嘴距离c前进方向d割口宽度e切割厚度f割口宽度g底部割口宽度h切割方向1割口上边缘2割口外表3割口下边缘a工件厚度b割口厚度c钝边厚度d切割厚α割炬倾角β割口倾角

切割面的质量等级将采用以下参数进行分等：——直角和斜角误差u〔见表4〕——平均粗糙度RZ5〔见表4〕以下参数以目视进行判断：——后拖量〔见表4〕——边缘熔化度r〔见表4〕定义代号图解切割后拖量是指在切割方向上一条割纹的两点之间的间距n直角和斜角误差是指切割面最高点与最低点的切线的理论垂直距离u割纹深度是指平均粗糙度RZ5h边缘熔化是指切面上棱边一定型状的尺寸r此外还有垂直度，即指实际切断面与被切割外表的垂线之间的最大偏差。在测量直角和斜角误差u时，应按以下图将测定范围先确定下来，即切割面上下缘的△a去除。切割厚度a△a（mm）a≤30.1a3≤a≤60.36<a≤100.610<a≤201.020<a≤401.540<a≤1002.0100<a≤1503.0150<a≤2005.0200<a≤2508.0250<a≤30010.0表5不同切割厚度a的△a值3.2 切割面的质量分级

关于切割面的质量等级将采用直角和斜角误差u和平均粗糙度RZ5进行分等。

——直角和斜角误差u——平均粗糙度Rz5直角和斜角误差u范围直角和斜角误差mm10.05+0.003a20.15+0.007a30.4+0.01a40.8+0.02a51.2+0.035a范围平均粗糙度110+（0.6amm）240+（0.8amm）370+（1.2amm）4110+（1.8amm）平均粗糙度Rz53.3工件尺寸偏差工件尺寸偏差是指工件根本尺寸〔或称名义尺寸〕与切割后的实际尺寸之差值。工件尺寸偏差分为1、2两个等级，具体见ISO9013标准。3.4不同切割方法的质量等级3.5切割面质量标记举例例1：按ISO9013标准，u为区域2，RZ5为区域3。工件尺寸偏差为1级例2：文字描述ISO9013-342 按ISO9013标准，u为区域3，RZ5为区域4，工件尺寸偏差为2级。4.1ISO96924、焊接坡口加工第1局部：钢的焊条电弧焊、气体保护焊、气焊、TIG焊及高能束焊第2局部：钢的埋弧焊第3局部：铝及其合金的熔化极气体保护焊和TIG焊第4局部：复合钢板

ISO9692焊接及相关工艺——推荐的焊接坡口ISO2553焊接、硬钎焊及软钎焊接头——图样上的符号表示法GB/T324:2021焊缝符号表示方法(译自ISO2553)ISO4063焊接及相关工艺方法代号ISO6947焊缝——工作位置——倾角和转角定义V、U、X型坡口的比较坡口形式比较条件加工焊缝填充量焊件翻转焊后变形V方便较多不需要较大U复杂少不需要小X方便较少需要较小焊接接头的破口一般使用机械加工或者热切割工艺加工。根据切割形式可以分为：垂面直线切割、斜面直线切割、曲线和曲面切割。焊接接头的坡口形式：I型、K型、U型、V型、X型、Y型……4.4焊接坡口的制备焊接接头的坡口加工方法分为：机械加工和热切割工艺。热切割工艺根据切割形式可以分为垂面直线切割、斜面直线切割、曲线和曲面切割。坡口的加工方法应根据焊件的尺寸、形状、数量、加工设备以及工作条件等因素来确定。热切割工艺〔1〕剪边：以剪板机剪切加工，常用于I形坡口，一般16mm厚以下；〔2〕刨边：刨床或刨边机加工，常用于板件加工，适用于较长坡口；〔3〕车削：车床或车管机加工，适用于管子加工；〔4〕锯削：锯床加工，适用较短坡口加工；〔5〕铲削或磨削：手工或风动、电开工具铲削或用砂轮机〔或角向磨光机〕磨削加工，效率低，多用于焊接缺陷返修部位的开槽；〔6〕坡口加工机：便携式〔手持式〕、中型台式、大型床式等。机械加工4.5焊接接头坡口举例

5、等离子切割等离子切割是一种熔化切割，在切割过程中母材被等离子束熔化，并被吹成切槽。目前，还使用氧化性气体作为切割气体以及气体加上水流喷射用于切割。而这两种切割方法中被压缩的等离子弧来自等离子电源。等离子切割可以用于所有可熔化的材料，包括高合金钢、铝及其合金、铜及其合金等。

根据原理不同等离子切割可分为：——非转移弧等离子切割 ——转移弧等离子切割——二次气体等离子切割——水流束等离子切割根据使用气体不同可分为：——空气切割等离子切割 ——氧气等离子切割——氮气等离子切割 ——氩气-氢气等离子切割——水射流等离子切割等等离子切割气体应用举例——氩气+氢气 切割高合金钢、有色金属〔铝合金、钛、钼等〕——氮气 切割高合金钢、铝、钛、铜——氧气 切割结构钢——压缩空气 切割结构钢、铬镍钢——氩气+氮气 切割铬镍钢——氩气+氮气+氢气 切割铬镍钢——二氧化碳 切割高合金钢氢气（H2）氩气（Ar）氮气（N2）氧气（O2）压缩空气组合气体HeNeN2H2气体特性高导热性—小分子量，纯氢气密度小，不适合单独使用—充当氩气的补充气体可以在高速度切割时得到高质量切割表面—高原子量，易吹出熔融物—低电离能量—低导热系数，低能量—纯氩气成本高，使用较少—导热性和分子量界于H2和Ar之间—附加Ar可以提高导热性和切割面质量—使用纯N2或混合气体—切割面富N2导致焊接气孔的产生—氧化金属—减小熔融物粘性，易被吹出—小切割边缘和导角—较小的毛刺—使用纯O2或混合气体（N2O2）—便宜切割气体—改变表面张力和熔融物粘性—切割飞溅小，颗粒细小—很高的切割速度情况下，切割面质量好，毛刺较小—切割面富N2导致焊接气孔的产生—与压缩空气相似，较少氧化氮（氧气不足）切割气体特性

等离子切割参数

材料板厚mm电流A切口宽度mm优化切割速度mm/min气体消耗NL/minArH2N2高合金钢255102020406012550501001001002502502505002.02.03.03.03.04.54.54.59.016001000180080040080030015010051212121215151530—88881212121510————————铝5510204085501001001002502502.03.03.03.04.54.515002500120060050015012121212151588881212——————6、激光切割激光切割包括：激光氧化切割、激光熔化切割和激光升华切割。激光是理想的光源，具有单色相关性的特点。对于材料加工，采用CO2激光器。激光通过凸透镜，使激光束聚焦到工件外表，激光束的斑点直径为。根据切割对象的不同，可以使用氧气、氮气、氩气、氦气或压缩空气切割，而氧气使受激光束加热的材料燃烧。激光切割的特点是有较高的切割功率和切割质量。1〕激光氧化切割被切割材料被迅速加热到熔点以上，然后吹入纯氧或压缩空气，使氧与金属发生剧烈的氧化反响放出大量的热，加热下一层的金属，金属继续被氧化并借助气体压力将金属氧化物从切口中吹掉。2〕激光熔化切割切割时使材料被迅速加热到熔点以上，然后借助于喷射惰性气体将熔化的金属材料从切口中吹掉。3〕激光升华切割当激光束照射时，被切割材料被迅速加热气化并以蒸发的形式有切割区逸散掉。激光器分类按工作物质性质分：气体激光器、固体激光器、液体激光器；按工作方式区分：连续型激光器和脉冲型激光器；按能量输出分：大功率激光器和小功率激光器。对于焊接和切割等材料加工，主要采用CO2激光器，激光气是由45%CO2、13.5%N2和82%He组成的混合气体。激光切割参数材料厚度mm切割速度m/min功率WS23515500S235191000S235811000S355150.84000结构钢62.54000Cr/Ni钢1024000铝合金6.32.56000编织物1层80400使用激光可切割金属材料、塑料、木材和陶瓷材料8、气体放电热切割1〕电弧—氧气切割电弧-氧气切割是利用电弧和切割纯氧进行切割的热切割方法。电弧-氧气切割时，电极采用特制的空心焊条，焊条的药皮起稳定电弧和增大熔化金属流动性的作用。电弧在空心电极与工件之间燃烧，由电弧和材料燃烧产生的热量使材料和切割氧产生连续燃烧反响，反响向厚度和加工方向进行，产生的氧化物和熔融物被切割氧吹出，形成割口。2〕碳弧切割碳弧切割一种利用电弧和压缩空气在材料外表进行切割的热切割方法。碳弧气刨时，电弧在碳〔石墨〕电极与工件之间燃烧，由电弧和材料燃烧产生的热量使材料熔化，并与空气产生连续燃烧反响，反响向厚度和加工方向进行，压缩空气从割炬喷气孔喷出，并沿碳棒侧面或四周喷向电弧在工件上的燃着点，吹除熔化金属和熔渣，形成切口。3〕碳弧气刨〔原理与碳弧切割相同〕电弧-氧气切割参数材料厚度mm焊条直径mm电流A氧消耗l/m氧压力bar每根焊条切割长度mm切割时间1）min/m结构钢55110453.514001.3结构钢2051301206.56501.7结构钢40514034064502.8结构钢6061957005.54004.2结构钢100830015006.53204.4铬镍钢55230851.55501.5铬镍钢2552205002.55507铬镍钢50522010002.555020铝1052201652.53002铝2552602502.52006铜5530012533602铜25765012003.511071）连续不断切割（在铬镍钢锯齿状压动时切割时）电弧—压缩空气切割参数坡口形式宽度mm深度mm电极直径mm切割速度cm/min每根焊条切割长度m61.552003855650.912581152.416710752.2电弧气割适用范围及特点〔1〕在去除焊缝缺陷和清理焊根时，能在电弧下清楚地观察到缺陷的形状和深度，生产效率高，同时可对缺陷进行修复。〔2〕可用来加工焊缝坡口，特别适用于开U型坡口；〔3〕使用方便，操作灵活；〔4〕可进行全位置操作。可以清理铸件的毛边、飞刺、浇铸冒口及铸件中的缺陷；〔5〕加工多种不能用气割加工的金属，如铸铁、高合金钢、铜和铝及其合金等，对有耐腐蚀要求的不锈钢一般不采用此种方法切割；〔6〕设备、工具简单，操作使用平安；〔7〕碳弧气割可能产生的缺陷有夹碳、粘渣、铜斑、割槽