但不定接鋼板切割加工觸良好

　　厚度大于50mm的厚鋼板一般采用火焰切割_機(jī)械/儀表_工程科技_專業(yè)資料。的厚鋼板一般采用火焰切割，也叫氧氣切割。 厚度大于 50mm 的厚鋼板一般采用火焰切割，也叫氧氣切割。 一、火焰切割工藝： 火焰切割工藝： （1）根據(jù)切割鋼板的厚度安裝適當(dāng)孔徑的割嘴； （2）將氧氣和

　　的厚鋼板一般采用火焰切割，也叫氧氣切割。 厚度大于 50mm 的厚鋼板一般采用火焰切割，也叫氧氣切割。 一、火焰切割工藝： 火焰切割工藝： （1）根據(jù)切割鋼板的厚度安裝適當(dāng)孔徑的割嘴； （2）將氧氣和燃?xì)鈮毫φ{(diào)至規(guī)定值； （3）用切割點(diǎn)火器點(diǎn)燃預(yù)熱焰，接著慢慢打開預(yù)熱氧氣閥，調(diào)節(jié)火焰白心長(zhǎng)度， 使火焰成中性焰，預(yù)熱起割點(diǎn)； （4）在切割起點(diǎn)上只用預(yù)熱焰加熱，割嘴垂直于鋼板表面，火焰白心尖端距鋼 板表面 1.5～2.5mm； （5）當(dāng)起點(diǎn)達(dá)到燃燒溫度（輝紅色）時(shí)，打開切割氧氣閥，瞬間就可進(jìn)行切割； （6）在確認(rèn)已割至鋼板下表面后，就沿著切割線以適當(dāng)?shù)乃俣纫苿?dòng)割嘴繼續(xù)往 前切割； （7）切割終了時(shí)，先關(guān)閉切割氧氣閥，再關(guān)閉預(yù)熱焰的氧氣閥。 二、定尺切割 定尺方式有碰球定尺和非在線) 碰球定尺 即切割機(jī)定尺脈沖信號(hào)由定尺碰球發(fā)出， 但由于鋼坯表面的氧化皮的導(dǎo)電率 差，盡管碰到了碰球，但不一定接觸良好，為防止誤切，系統(tǒng)利用拉矯機(jī)速度信 號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算來計(jì)算坯長(zhǎng)，并與定尺信號(hào)進(jìn)行比較，確保定尺信號(hào)的準(zhǔn)確性。 (2) 非在線定尺切割 利用專門的非在線式鑄坯長(zhǎng)度測(cè)量裝置，根據(jù)熱坯熱輻射的原理，通過探頭 鎖定鑄坯在導(dǎo)軌內(nèi)的區(qū)域，當(dāng)鑄坯進(jìn)入?yún)^(qū)域并占滿整個(gè)區(qū)域后發(fā)出定尺信號(hào)，然 后再給出剪切命令。 三、氧氣切割的基本原理： 氧氣切割的基本原理： 氧氣切割是利用氣體火焰的熱能將工件切割處預(yù)熱到燃點(diǎn)后，噴出高速切割氧 流，使金屬燃燒并放出熱量而實(shí)現(xiàn)切割的方法。 四、氧氣切割過程： 氧氣切割過程： ⑴預(yù)熱 氣割開始時(shí)，利用氣體火焰（氧乙炔焰或氧丙烷焰）將工件待切割處預(yù) 熱到該種金屬材料的燃燒溫度——燃點(diǎn)（對(duì)于碳鋼約為 1100～1150℃）。 ⑵燃燒 噴出高速切割氧流，使已達(dá)燃點(diǎn)的金屬在氧流中激烈燃燒，生成氧化物。 ⑶吹渣 金屬燃燒生成的氧化物被氧流吹掉，形成切口，使金屬分離，完成切割 過程。 五、氧氣切割的三條件： 氣切割的三條件： 金屬材料要進(jìn)行氧氣切割應(yīng)滿足以下三個(gè)條件： 1）金屬燃燒生成氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于金屬熔點(diǎn)，且流動(dòng)性要好。 2）金屬的燃點(diǎn)應(yīng)比熔點(diǎn)低。 3）金屬在氧流中燃燒時(shí)能放出大量的熱量，且金屬本身的導(dǎo)熱性要低。 1 符合上述氣割條件的金屬有純鐵、低碳鋼、中碳鋼、低合金鋼以及鈦。其它常用 的金屬材料如鑄鐵、不銹鋼、鋁和銅等由于不滿足此三條件，所以不能應(yīng)用氧氣 切割，這些材料目前常用的切割方法是等離子弧切割。 六、氧氣切割精度與切割質(zhì)量 氣割精度是指被切割完的工作幾何尺寸與其圖紙尺寸對(duì)比的誤差關(guān)系， 切割質(zhì)量 是指工件切割斷面的表面粗糙度、切口上邊緣的熔化塌邊程度、切口下邊緣是否 有掛渣和割縫寬度的均勻性等。 七、影響鋼板火焰切割質(zhì)量的三個(gè)基本要素（氣體、切割速度、割嘴高度） 1．氣體 （1）氧氣 氧氣是可燃?xì)怏w燃燒時(shí)所必須的，以便為達(dá)到鋼材的點(diǎn)燃溫度提供所 需的能量；另外，氧氣是鋼材被預(yù)熱達(dá)到燃點(diǎn)后進(jìn)行燃燒所必須的。 切割鋼材所用氧氣必須要有較高的純度，一般要求在 99.5%以上，一些先進(jìn)國(guó)家 的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求氧氣純度在 99.7%以上。氧氣純度每降低 0.5%，鋼板的切割速度 就要降低 10%左右。如果氧氣純度降低 0.8%-1%，不僅切割速度下降 15%-20%， 同時(shí)，割縫也隨之變寬，切口下端掛渣多并且清理困難，切割斷面質(zhì)量亦明顯劣 變，氣體消耗量也隨著增加。顯然，這就降低了生產(chǎn)效率和切割質(zhì)量，生產(chǎn)成本 也就明顯地增加了（見圖 9-1）。 圖 9-1 在相同的氧氣壓力下，氧氣純度對(duì)切割時(shí)間和氧氣消耗量的影響。 采用液氧切割，雖然一次性投資大，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，鋼板切割加工其綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比想象的要好 得多。 氣體壓力的穩(wěn)定性對(duì)工件的切割質(zhì)量也是至關(guān)重要的。 波動(dòng)的氧氣壓力將使切割 斷面質(zhì)量明顯劣變。氣壓壓力是根據(jù)所使用的割嘴類型、切割的鋼板厚度而調(diào)整 的。切割時(shí)如果采用了超出規(guī)定數(shù)值的氧氣壓力，并不能提高切割速度，反而使 切割斷面質(zhì)量下降，掛渣難清，增加了切割后的加工時(shí)間和費(fèi)用。 表 9-1 是國(guó)內(nèi)常用的氣焊機(jī)生產(chǎn)的 GK1 系列快速割嘴 （即采用拉伐爾噴管 結(jié)構(gòu)的割嘴）的使用參數(shù)（家可能隨時(shí)對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改，應(yīng)以割嘴所附說明書 為準(zhǔn)，此表僅供參考）。 表 9-1 GK1 割嘴性能參數(shù)表 （2）可燃性氣體 火焰切割中，常用的可燃性氣體有乙炔、煤氣、天然氣、丙烷 等，國(guó)外有些家還使用 MAPP，即：甲烷+乙烷+丙烷。 一般來說，燃燒速度快、燃燒值高的氣體適用于薄板切割；燃燒值低、燃燒速度 緩慢的可燃性氣體更適用于厚板切割，尤其是厚度在 200mm 以上的鋼板，如采用 煤氣或天然氣進(jìn)行切割，將會(huì)得到理想的切割質(zhì)量，只是切割速度會(huì)稍微降低一 些。 相比較而言，乙炔比天然氣要貴得多，但由于資源問題，在實(shí)際生產(chǎn)中，一般多 采用乙炔氣體，只是在切割大厚板同時(shí)又要求較高的切割質(zhì)量以及資源充足時(shí)， 才考慮使用天然氣。 2 （3） 火焰的調(diào)整 通過調(diào)整氧氣和乙炔的比例可以得到三種切割火焰： 中性焰 （即 正常焰），氧化焰，還原焰，見圖 9-2。 正常火焰的特征是在其還原區(qū)沒有自由氧和活性碳，有三個(gè)明顯的區(qū)域，焰芯有 鮮明的輪廓（接近于圓柱形）。焰芯的成分是乙炔和氧氣，其末端呈均勻的圓形 和光亮的外殼。外殼由赤熱的碳質(zhì)點(diǎn)組成。焰芯的溫度達(dá) 1000℃。還原區(qū)處于 焰芯之外，與焰芯的明顯區(qū)別是它的亮度較暗。還原區(qū)由乙炔未完全燃燒的產(chǎn)物 ——氧化碳和氫組成，還原區(qū)的溫度可達(dá) 3000℃左右。外焰即完全燃燒區(qū)，位 于還原區(qū)之外，它由二氧化碳和水蒸氣、氮?dú)饨M成，中厚板切割其溫度在 1200~2500℃之間 變化。 氧化焰是在氧氣過剩的情況下產(chǎn)生的，其焰芯呈圓錐形，長(zhǎng)度明顯地縮短，輪廓 也不清楚，亮度是暗淡的；同樣，還原區(qū)和外焰也縮短了，鋼板切割加工火焰呈紫藍(lán)色，中厚板切割燃燒 時(shí)伴有響聲，響聲大小與氧氣的壓力有關(guān)，氧化焰的溫度高于正常焰。如果使用 氧化焰進(jìn)行切割，將會(huì)使切割質(zhì)量明顯地惡化。 還原焰是在乙炔過剩的情況下產(chǎn)生的，其焰芯沒有明顯的輪廓，其焰芯的末端有 綠色的邊緣，按照這綠色的邊緣來判斷有過剩的乙炔；還原區(qū)異常的明亮，幾乎 和焰芯混為一體；外焰呈黃色。當(dāng)乙炔過剩太多時(shí)，開始冒黑煙，這是因?yàn)樵诨?焰中乙炔燃燒缺乏必須的氧氣造成的。 預(yù)熱火焰的能量大小與切割速度、切口質(zhì)量關(guān)系相當(dāng)密切。隨著被切工件板厚的 增大和切割速度的加快，火焰的能量也應(yīng)隨之增強(qiáng)，但又不能太強(qiáng)，尤其在割厚 板時(shí)，金屬燃燒產(chǎn)生的反應(yīng)熱增大，加強(qiáng)了對(duì)切割點(diǎn)前沿的預(yù)熱能力，這時(shí)，過 強(qiáng)的預(yù)熱火焰將使切口上邊緣嚴(yán)重熔化塌邊。太弱的預(yù)熱火焰，又會(huì)使鋼板得不 到足夠的能量，逼使減低切割速度，甚至造成切割過程中斷。所以說預(yù)熱火焰的 強(qiáng)弱與切割速度的關(guān)系是相互制約的。 一般來說，切割 200mm 以下的鋼板使用中性焰可以獲得較好的切割質(zhì)量。在切割 大厚度鋼板時(shí)應(yīng)使用還原焰預(yù)熱切割，因?yàn)檫�原焰的火焰比較長(zhǎng)，火焰的長(zhǎng)度應(yīng) 至少是板厚的 1.2 倍以上。 2．切割速度 鋼板的切割速度是與鋼材在氧氣中的燃燒速度相對(duì)應(yīng)的。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù) 所用割嘴的性能參數(shù)、氣體種類及純度、鋼板材質(zhì)及厚度來調(diào)整切割速度。 切割速度直接影響到切割過程的穩(wěn)定性和切割斷面質(zhì)量。 如果想人為地調(diào)高切割 速度來提高生產(chǎn)效率和用減慢切割速度來地改善切割斷面質(zhì)量， 那是辦不到 的，只能使切割斷面質(zhì)量變差。過快的切割速度會(huì)使切割斷面出現(xiàn)凹陷和掛渣等 質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重的有可能造成切割中斷；過慢的切割速度會(huì)使切口上邊緣熔化塌 邊、下邊緣產(chǎn)生圓角、切割斷面下半部分出現(xiàn)水沖狀的深溝凹坑等等。 通過觀察熔渣從切口噴出的特點(diǎn)，可調(diào)整到合適的切割速度。 在正常的火焰切割過程中，切割氧流相對(duì)垂直的割炬來說稍微偏后一個(gè)角度，其 對(duì)應(yīng)的偏移叫后拖量（見圖 9-3）。速度過低時(shí)，沒有后拖量，工件下面割口處 的火花束向切割方向偏移。如提高割炬的運(yùn)行速度，火花束就會(huì)向相反的方向偏 移，當(dāng)火花束與切割氧流平行時(shí)，就認(rèn)為該切割速度正常。速度過高時(shí)，火花束 明顯后偏，見圖 9-4。 3．割嘴與被切工件表面的高度 在鋼板火焰切割過程中， 割嘴到被切工作表面的高度是決定切口質(zhì)量和切割速度 的主要因素之一。不同厚度的鋼板，中厚板切割使用不同參數(shù)的割嘴，應(yīng)調(diào)整相應(yīng)的高度。 3 為保證獲得高質(zhì)量的切口，割嘴到被割工件表面的高度，在整個(gè)切割過程中必須 保持基本一致。 9.2 熱變形的控制 在切割過程中，由于對(duì)鋼板的不均勻的加熱和冷卻，材料內(nèi)部應(yīng)力的作用將使被 切割的工件發(fā)生不同程度的彎曲或移位——即熱變形， 具體表現(xiàn)是形狀扭曲和切 割尺寸偏差。由于材料內(nèi)部應(yīng)力不可能平衡和完全消除，所以只能采取一些措施 來設(shè)法減少熱變形。 9.3 鋼板表面預(yù)處理 鋼板從鋼鐵經(jīng)過一系列的中間環(huán)節(jié)到達(dá)切割車間，在這段時(shí)間里，鋼板表面難 免產(chǎn)生一層氧化皮。 再者， 鋼板在軋制過程中也產(chǎn)生一層氧化皮附著在鋼板表面。 這些氧化皮熔點(diǎn)高，不容易燃燒和熔化，增加了預(yù)熱時(shí)間，降低了切割速度；同 時(shí)經(jīng)過加熱，氧化皮四處飛濺，極易對(duì)割嘴造成堵塞，降低了割嘴的使用壽命。 所以，在切割前，很有必要對(duì)鋼板表面進(jìn)行除銹預(yù)處理。 常用的方法是拋丸除銹，之后噴漆防銹。即將細(xì)小鐵砂用噴丸機(jī)噴向鋼板表面， 靠鐵砂對(duì)鋼板的沖擊力除去氧化皮，再噴上阻燃、導(dǎo)電性好的防銹漆。 鋼板切割之前的除銹噴漆預(yù)處理已成為金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)。 9.4 數(shù)控火焰切割質(zhì)量缺陷與原因分析 在實(shí)際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生這樣或那樣的質(zhì)量問題，一般有如下幾種缺陷： 邊緣缺陷，切割斷面缺陷，掛渣、裂紋等。而造成質(zhì)量事故的原因很多，如果氧 氣純度保證正常，設(shè)運(yùn)行正常，那么造成火焰切割質(zhì)量缺陷的原因主要表現(xiàn)在 如下幾個(gè)方面：割炬、割嘴、鋼材本身質(zhì)量、鋼板材質(zhì)。 1．上邊緣切割質(zhì)量缺陷 這是由于熔化而造成的質(zhì)量缺陷。 （1） 上邊緣塌邊 現(xiàn)象：邊緣熔化過快，造成圓角塌邊。 原因： ① 切割速度太慢，預(yù)熱火焰太強(qiáng)； ② 割嘴與工件之間的高度太高或太低；使用的割嘴號(hào)太大，火焰中的氧氣過剩。 （2）水滴狀熔豆串（見圖 9-9） 現(xiàn)象：在切割的上邊緣形成一串水滴狀的熔豆。 原因： ① 鋼板表面銹蝕或有氧化皮； ② 割嘴與鋼板之間的高度太小，預(yù)熱火焰太強(qiáng)； ③ 割嘴與鋼板之間的高度太大。 （3）上邊緣塌邊并呈現(xiàn)房檐狀（見圖 9-10） 現(xiàn)象：在切口上邊緣，形成房檐狀的凸出塌邊。 原因： ① 預(yù)熱火焰太強(qiáng)； ② 割嘴與鋼板之間的高度太低； ③ 切割速度太慢；割嘴與工件之間的高度太大，使用的割嘴號(hào)偏大，預(yù)熱火焰 中氧氣過剩。 （4）切割斷面的上邊緣有掛渣（見圖 9-11） 4 現(xiàn)象：切口上邊緣凹陷并有掛渣。 原因： ① 割嘴與工件之間的高度太大，切割氧壓力太高； ② 預(yù)熱火焰太強(qiáng)。 2．切割斷面凹凸不平，即平面度差 （1）切割斷面上邊緣下方，有凹形缺陷（見圖 9-12）現(xiàn)象：在接受切割斷面上 邊緣處有凹陷，同時(shí)上邊緣有不同程度的熔化塌邊。 原因： ① 切割氧壓力太高； ② 割嘴與工件之間的高度太大；割嘴有雜物堵塞，使風(fēng)線）割縫從上向下收縮（見圖 9-13） 現(xiàn)象：割縫上寬下窄。 原因： ① 切割速度太快； ② 割嘴與工件之間的高度太大，割嘴有雜物堵塞，使風(fēng)線）割縫上窄下寬（見圖 9-14） 現(xiàn)象：割縫上窄下寬，成喇叭狀。 原因： ① 切割速度太快，切割氧壓力太高； ② 割嘴號(hào)偏大，使切割氧流量太大； ③ 割嘴與工件之間的高度太大； （4）切割斷面凹陷（見圖 9-15） 現(xiàn)象：在整個(gè)切割斷面上，尤其中間部位有凹陷。 原因： ① 切割速度太快； ② 使用的割嘴太小，切割壓力太低，割嘴堵塞或損壞； ③ 切割氧壓力過高，風(fēng)線）切割斷面呈現(xiàn)出大的波紋形狀（見圖 9-16） 現(xiàn)象：切割斷面凸凹不平，呈現(xiàn)較大的波紋形狀。 原因： ① 切割速度太快； ② 切割氧壓力太低，割嘴堵塞或損壞，使風(fēng)線變壞； ③ 使用的割嘴號(hào)太大。 （6）切口垂直方向的角度偏差（見圖 9-17） 現(xiàn)象：切口不垂直，出現(xiàn)斜角。鋼板切割加工 原因： ① 割炬與工件面不垂直； ② 風(fēng)線）切口下邊緣成圓角（見圖 9-18） 5 現(xiàn)象：切口下邊緣有不同程度的熔化，成圓角狀。 原因： ① 割嘴堵塞或者損壞，使風(fēng)線變壞； ② 切割速度太快，切割氧壓力太高。 （8）切口下部凹陷且下邊緣成圓角（見圖 9-19） 現(xiàn)象：接近下邊緣處凹陷并且下邊緣熔化成圓角。 原因： 切割速度太快，割嘴堵塞或者損壞，風(fēng)線．切割斷面的粗糙度缺陷 切割斷面的粗糙度直接影響后續(xù)工序的加工質(zhì)量，切 斷面的粗糙度與割紋的超前量及其深度有關(guān)。 （1）切割斷面后拖量過大（圖 9-20） 現(xiàn)象：切割斷面割紋向后偏移很大，同時(shí)隨著偏移量的大小而出現(xiàn)不同程度的凹 陷。 原因： ① 切割速度太快； ② 使用的割嘴太小，切割氧流量太小，切割氧壓力太低； ③ 割嘴與工件的高度太大。 （2）在切割斷面上半部分，出現(xiàn)割紋超前量（見圖 9-21） 現(xiàn)象：在接近上邊緣處，形成一定程度的割紋超前量。 原因： ① 割炬與切割方向不垂直，割嘴堵塞或損壞； ② 風(fēng)線受阻變壞； 現(xiàn)象：在靠近切割斷面下邊緣處出現(xiàn)割紋超前量太大。 原因： ① 割嘴堵塞或損壞，風(fēng)線受阻變壞； ② 割炬不垂直或割嘴有問題，使風(fēng)線．掛渣 在切割斷面上或下邊緣產(chǎn)生難以清除的掛渣。 （1）下邊緣掛渣（見圖 9-23） 現(xiàn)象：在切割斷面的下邊緣產(chǎn)生連續(xù)的掛渣。 原因： ① 切割速度太快或太慢，使用的割嘴號(hào)太小，切割氧壓力太低； ② 預(yù)熱火焰中燃?xì)膺^剩，鋼板表面有氧化皮銹蝕或不干凈； ③ 割嘴與工件之間的高度太大，預(yù)熱火焰太強(qiáng)。 （2）切割斷面上產(chǎn)生掛渣 現(xiàn)象：在切割斷面上有掛渣，尤其在下半部分有掛渣。 原因： 合金成份含量太高。 5．裂紋 現(xiàn)象：在切割斷面上出現(xiàn)可見裂紋，或在切割斷面附近的內(nèi)部出現(xiàn)脈動(dòng)裂紋，或 只是在橫斷面上可見到裂紋。 6 原因： 含碳量或含合金成份太高，采用預(yù)熱切割法時(shí)，工件預(yù)熱溫度不夠，工件冷卻時(shí) 間太快，材料冷作硬化。 7
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