數(shù)控火焰切割工藝—下料工必備

1、數(shù)控火焰切割工藝一下料工必 備數(shù)控火焰切割工藝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。9.19.1 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 1 氣體（1 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%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%99.7%以上。氧氣純度每降低

2、 0.5%0.5%，鋼板的切割速 度就要降低10%10%右。如果氧氣純度降低 0.8%-1%0.8%-1%不僅切割速度下降 15%-20%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(jiàn)圖 9-19-1 ） 。圖 9-19-1 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

3、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 9-19-1 是國(guó)內(nèi)常用的上海氣焊機(jī)廠生產(chǎn)的 GK1GK1 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)（廠家可能隨時(shí)對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改，應(yīng)以割嘴所附說(shuō) 明書(shū)為準(zhǔn)，此表僅供參考）。-軽VB-E-,昱E二u他992 20 0X X圖9-2火焰類型我我9-1 CK1割嘴性能參敷我割嘴性能參敷我板厚1卵嘴號(hào)割縫半社1預(yù)熱時(shí)間切割速度（IO）(S)(mm)(nim/niin)51011.01013500700100

4、2L21曠 1538060020403L4m?35050040604L7161930042001005込 01852OO2C10015062.3沁 214060)501807N53140130190注.此賽使用條件，1.切割氧壓力廠弧*口1乙尿壓力.6.31“ 預(yù)熱氧壓力$Pk&Ad2.甌氣鈍度92霧.表 9-19-1 GK1GK1 割嘴性能參數(shù)表（2 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 MAPPMAPP 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

5、于厚板切割，尤其是厚度在200mm200mm 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 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(jiàn)圖 9-29-2。正?；鹧娴奶卣魇窃谄溥€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)

6、點(diǎn)組成。焰芯的溫度達(dá)10001000C。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) 30003000C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 1200250012002500 C C 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。女口 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

7、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(kāi)始冒黑煙，這是因 為在火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(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

8、是相互制約的。一般來(lái)說(shuō)，切割 200mn200mn 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 1.21.2 倍以上。2 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(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

9、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(jiàn)圖 9-39-3）。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(jiàn)圖 9-49-4。切割連竜慢切割遺攬含適口割運(yùn)度快圖9-3后拖量圖44不同切割速度的后拖量3 3割嘴與被切工件表面

10、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。9.29.2 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一一即熱變形，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。9.39.3 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)

11、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)。9.49.4 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(guò)程中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生這樣或那樣的質(zhì)量問(wèn)題，一般有如下幾種缺陷： 邊緣缺陷，切割斷面

12、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)備運(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 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(guò)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(guò)剩。(2) 水滴狀熔豆串(見(jiàn)圖 9-99-9)切切1M方問(wèn)方問(wèn)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。

13、（3 3）上邊緣塌邊并呈現(xiàn)房檐狀（見(jiàn)圖 9-109-10）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(guò)剩。（4 4）切割斷面的上邊緣有掛渣（見(jiàn)圖 9-119-11）圖9-11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 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(jiàn)圖 9-129-12 )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；

14、2割嘴與工件之間的高度太大；割嘴有雜物堵塞，使風(fēng)線受到干擾變形。(2) 割縫從上向下收縮(見(jiàn)圖 9-139-13 )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)線受到干擾變形(3)割縫上窄下寬(見(jiàn)圖 9-149-14)圖9-14圖9-15圖9-16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 4）切割斷面凹陷（見(jiàn)圖 9-159-15）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，害鵬堵塞或損壞;3切割氧壓力

15、過(guò)高，風(fēng)線受阻變壞。（5 5）切割斷面呈現(xiàn)出大的波紋形狀（見(jiàn)圖 9-169-16） 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 6）切口垂直方向的角度偏差（見(jiàn)圖 9-179-17 ）ffi 9-17現(xiàn)象：切口不垂直，出現(xiàn)斜角。 原因：1割炬與工件面不垂直；2風(fēng)線不正。（7 7）切口下邊緣成圓角（見(jiàn)圖 9-189-18）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 8）切口下部凹陷且下邊緣成圓角（見(jiàn)圖 9-199-19）圖9-

16、18圖A19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)線受阻變壞。3 3 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 1）切割斷面后拖量過(guò)大（圖 9-209-20 ）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 2）在切割斷面上半部分，出現(xiàn)割紋超前量（見(jiàn)圖9-219-21）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；圖9-22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(wèn)題，使風(fēng)線不正、傾斜。4 4 掛渣在切割斷面上或下邊緣產(chǎn)生難以清除的掛渣 （1 1）下邊緣掛渣（見(jiàn)圖9-239-23）圖9-21切