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。

　　數(shù)控火焰切割機(jī)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，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。

　　(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)外有些廠家還使用MAPP，即：甲烷+乙烷+丙烷。

　　一般來(lái)說(shuō)，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(wèn)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。

　　(3)火焰的調(diào)整 通過(guò)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(méi)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，其溫度在1200~2500℃之間變化。

　　氧化焰是在氧氣過(guò)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，火焰呈紫藍(lán)色，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(guò)剩的情況下產(chǎn)生的，其焰芯沒(méi)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(lái)判斷有過(guò)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(guò)剩太多時(shí)，開始冒黑煙，這是因?yàn)樵诨鹧嬷幸胰踩紵狈Ρ仨毜难鯕庠斐傻摹?/p>

　　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(guò)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(guò)程中斷。所以說(shuō)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(lái)說(shuō)，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

　　數(shù)控切割機(jī)對(duì)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(lái)調(diào)整切割速度。切割速度直接影響到切割過(guò)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(lái)提高生產(chǎn)效率和用減慢切割速度來(lái)最佳地改善切割斷面質(zhì)量，那是辦不到的，只能使切割斷面質(zhì)量變差。過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程中，切割氧流相對(duì)垂直的割炬來(lái)說(shuō)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(guò)低時(shí)，沒(méi)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(guò)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(guò)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，使用不同參數(shù)的割嘴，應(yīng)調(diào)整相應(yīng)的高度。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(guò)程中必須保持基本一致。

　　9.2 熱變形的控制

　　在切割過(guò)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(lái)設(shè)法減少熱變形。

　　9.3 鋼板表面預(yù)處理

　　鋼板從鋼鐵廠經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)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)。

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