气割工艺参数及影响因素

二、气割工艺参数及影响因素

1．气割的工艺参数

气割的工艺参数包括预热火焰能率、切割氧压力、切割速度、割嘴到工件表面的距离以及切割倾角等。

(1)预热火焰能率。

预热火焰能率是影响气割质量的重要工艺参数。气割时，一般应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。气体火焰切割的预热时间应根据割件厚度确定，表4－2列出了气体火焰切割预热时间的经验数据。

表4－2　气体火焰切割预热时间的经验数据

(2)切割氧压力。

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，易造成黏渣。切割氧气压力的推荐值见表4－3。实际切割中，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，切割氧压力即为合适值，可获得最佳的切割效果。

表4－3　切割氧气压力的推荐值

(3)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相适应。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。在切割操作时，切割速度根据在切口中落下的熔渣火花方向来掌握，火花呈垂直或稍偏向前方排出时为正常速度。直线切割时，采用火花稍偏向后方排出的较快速度。

氧化速度快，排渣能力强，可以提高切割速度。切割速度过慢会降低生产效率，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%。

(4)割嘴到工件表面的距离。

割嘴到工件表面的距离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及增碳，飞溅物易堵塞割嘴，甚至引起回火。割嘴高度过大，热损失增加，预热火焰对切口前缘的加热作用减弱，预热不充分，切割氧流动能力下降，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。

预热火焰焰心应离开工件表面2～4mm。割嘴到工件表面的距离可按表4－4选取。

表4－4　割嘴到工件表面的距离

(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。切割倾角的大小根据工件厚度确定，工件厚度在30mm以下时，后倾角为20°～30°;工件厚度大于30mm时，起割时为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4－10所示。

图4－10　割嘴的切割倾角与切割厚度的关系

1．厚度小于6mm时　2．厚度为6～30mm时　3．厚度大于30mm时

2．影响气割过程的主要因素

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:切割氧的纯度;切割氧的流量、压力及氧流形状;切割氧流的流速、动量和攻角;预热火焰的功率;被切割金属的成分、性能、表面状态及初始温度等。

其中，切割氧流起主导作用。切割氧流既要使金属燃烧，又要把燃烧生成的氧化物(熔渣)从切口中吹除。因此，切割氧纯度、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。

(1)切割氧纯度。

氧气纯度差，不但切割速度大为降低、切割面粗糙、切口下缘黏渣，而且氧气消耗量增加。氧气纯度从99.5%降低到98%，切割速度下降25%，耗氧量增加50%。一般认为，氧气纯度低于95%就不能气割，要获得无黏渣的气割切口，氧气纯度需达到99.6%。

(2)切割氧流量。

随着氧流量的增加，切割速度逐渐增大。因为在切割氧压力一定的条件下，割嘴的切割氧孔径增大，流量增加，提高了排渣能力。开始时，随着氧流量的增大，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，此时不但切割速度最高，而且切割面质量好。

(3)切割氧压力。

随着切割氧压力的提高，氧流量相应地增加，能够切割的板厚随之增大。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。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;但当压力超过一定值以后，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，压力增大时，由于切割氧流的流速和动量也增大，所以，切割速度比用普通割嘴时也有所增加。