熱切割及坡口準備方法

主要內容列表1、熱切割方法分類材料火焰切割性注解碳鋼可切割至1.6%C含碳量大于0.4%的鋼要預熱錳鋼冷切割可至13%Mn和1.3%C硅鋼冷切割至2.9%Si，在含碳量非常小的情況下，可達4%Si鉻鋼冷切割至1.5%Cr熱切割至10%CrC最大含量0.2%鍍銅鋼可切割至0.7%Cu鎢鋼可切割至10%W，5%Cr，0.2%Ni，0.8%C。熱切割至17%WMo使切割性能變壞鎳鋼可切割至34%Ni和0.5%C碳當量預熱（℃）≤50mm的板厚（直線切割）預熱（℃）≥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切割氣體甲烷（天然氣）乙炔丙烷含量體積-%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熱值MJ/m3MJ/kg35.885056.6448.2393.746.7爆炸極限（空氣中）體積-%4-162.4-801.8-95爆炸極限（氧氣中）體積-%4-602.7-932.3-45燃燒速度（空氣中）m/s0.41.50.51燃燒速度（氧氣中）m/s3.87.23.3混合比（中性焰）與空氣8.4-99-1021-22混合比（中性焰）與氧氣1.6-1.81.1-1.33.8-4.5燃燒效率（氧氣中）kW/cm34.059.94.5火焰溫度（空氣中）℃276530502805火焰溫度（氧氣中）℃277031702850不同燃燒氣體的特性

混合割嘴對于慢燃燒氣體，此割嘴由切割和加熱嘴構成，其它的由一局部構成。在較高熱載情況下，比方像多邊截面，用此嘴具有優(yōu)越性。割嘴的型號〔JB/T7950快速割嘴〕快速割嘴由其割嘴切割氧孔道的喉部直徑來決定，各個規(guī)格號與相對應的喉部直徑見下表：割嘴規(guī)格號1234567喉部直徑d/mm0.60.81.01.251.51.752.03〕機械化切割設備分為半機械化、全機械化以及自動化切割設備三類。半自動切割圓弧1割炬2割嘴3切割束流4割口5切割起點6切割終點a工件厚度b割嘴距離c前進方向d割口寬度e切割厚度f割口寬度g底部割口寬度h切割方向1割口上邊緣2割口外表3割口下邊緣a工件厚度b割口厚度c鈍邊厚度d切割厚α割炬傾角β割口傾角

切割面的質量等級將采用以下參數進行分等：——直角和斜角誤差u〔見表4〕——平均粗糙度RZ5〔見表4〕以下參數以目視進行判斷：——后拖量〔見表4〕——邊緣熔化度r〔見表4〕定義代號圖解切割后拖量是指在切割方向上一條割紋的兩點之間的間距n直角和斜角誤差是指切割面最高點與最低點的切線的理論垂直距離u割紋深度是指平均粗糙度RZ5h邊緣熔化是指切面上棱邊一定型狀的尺寸r此外還有垂直度，即指實際切斷面與被切割外表的垂線之間的最大偏差。在測量直角和斜角誤差u時，應按以下圖將測定范圍先確定下來，即切割面上下緣的△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 切割面的質量分級

關于切割面的質量等級將采用直角和斜角誤差u和平均粗糙度RZ5進行分等。

——直角和斜角誤差u——平均粗糙度Rz5直角和斜角誤差u范圍直角和斜角誤差mm10.05+0.003a20.15+0.007a30.4+0.01a40.8+0.02a51.2+0.035a范圍平均粗糙度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〔或稱名義尺寸〕與切割后的實際尺寸之差值。工件尺寸偏差分為1、2兩個等級，具體見ISO9013標準。3.4不同切割方法的質量等級3.5切割面質量標記舉例例1：按ISO9013標準，u為區(qū)域2，RZ5為區(qū)域3。工件尺寸偏差為1級例2：文字描述ISO9013-342 按ISO9013標準，u為區(qū)域3，RZ5為區(qū)域4，工件尺寸偏差為2級。4.1ISO96924、焊接坡口加工第1局部：鋼的焊條電弧焊、氣體保護焊、氣焊、TIG焊及高能束焊第2局部：鋼的埋弧焊第3局部：鋁及其合金的熔化極氣體保護焊和TIG焊第4局部：復合鋼板

ISO9692焊接及相關工藝——推薦的焊接坡口ISO2553焊接、硬釬焊及軟釬焊接頭——圖樣上的符號表示法GB/T324:2021焊縫符號表示方法(譯自ISO2553)ISO4063焊接及相關工藝方法代號ISO6947焊縫——工作位置——傾角和轉角定義V、U、X型坡口的比較坡口形式比較條件加工焊縫填充量焊件翻轉焊后變形V方便較多不需要較大U復雜少不需要小X方便較少需要較小焊接接頭的破口一般使用機械加工或者熱切割工藝加工。根據切割形式可以分為：垂面直線切割、斜面直線切割、曲線和曲面切割。焊接接頭的坡口形式：I型、K型、U型、V型、X型、Y型……4.4焊接坡口的制備焊接接頭的坡口加工方法分為：機械加工和熱切割工藝。熱切割工藝根據切割形式可以分為垂面直線切割、斜面直線切割、曲線和曲面切割。坡口的加工方法應根據焊件的尺寸、形狀、數量、加工設備以及工作條件等因素來確定。熱切割工藝〔1〕剪邊：以剪板機剪切加工，常用于I形坡口，一般16mm厚以下；〔2〕刨邊：刨床或刨邊機加工，常用于板件加工，適用于較長坡口；〔3〕車削：車床或車管機加工，適用于管子加工；〔4〕鋸削：鋸床加工，適用較短坡口加工；〔5〕鏟削或磨削：手工或風動、電開工具鏟削或用砂輪機〔或角向磨光機〕磨削加工，效率低，多用于焊接缺陷返修部位的開槽；〔6〕坡口加工機：便攜式〔手持式〕、中型臺式、大型床式等。機械加工4.5焊接接頭坡口舉例

5、等離子切割等離子切割是一種熔化切割，在切割過程中母材被等離子束熔化，并被吹成切槽。目前，還使用氧化性氣體作為切割氣體以及氣體加上水流噴射用于切割。而這兩種切割方法中被壓縮的等離子弧來自等離子電源。等離子切割可以用于所有可熔化的材料，包括高合金鋼、鋁及其合金、銅及其合金等。

根據原理不同等離子切割可分為：——非轉移弧等離子切割 ——轉移弧等離子切割——二次氣體等離子切割——水流束等離子切割根據使用氣體不同可分為：——空氣切割等離子切割 ——氧氣等離子切割——氮氣等離子切割 ——氬氣-氫氣等離子切割——水射流等離子切割等等離子切割氣體應用舉例——氬氣+氫氣 切割高合金鋼、有色金屬〔鋁合金、鈦、鉬等〕——氮氣 切割高合金鋼、鋁、鈦、銅——氧氣 切割結構鋼——壓縮空氣 切割結構鋼、鉻鎳鋼——氬氣+氮氣 切割鉻鎳鋼——氬氣+氮氣+氫氣 切割鉻鎳鋼——二氧化碳 切割高合金鋼氫氣（H2）氬氣（Ar）氮氣（N2）氧氣（O2）壓縮空氣組合氣體HeNeN2H2氣體特性高導熱性—小分子量，純氫氣密度小，不適合單獨使用—充當氬氣的補充氣體可以在高速度切割時得到高質量切割表面—高原子量，易吹出熔融物—低電離能量—低導熱系數，低能量—純氬氣成本高，使用較少—導熱性和分子量界于H2和Ar之間—附加Ar可以提高導熱性和切割面質量—使用純N2或混合氣體—切割面富N2導致焊接氣孔的產生—氧化金屬—減小熔融物粘性，易被吹出—小切割邊緣和導角—較小的毛刺—使用純O2或混合氣體（N2O2）—便宜切割氣體—改變表面張力和熔融物粘性—切割飛濺小，顆粒細小—很高的切割速度情況下，切割面質量好，毛刺較小—切割面富N2導致焊接氣孔的產生—與壓縮空氣相似，較少氧化氮（氧氣不足）切割氣體特性

等離子切割參數

材料板厚mm電流A切口寬度mm優(yōu)化切割速度mm/min氣體消耗NL/minArH2N2高合金鋼255102020406012550501001001002502502505002.02.03.03.03.04.54.54.59.016001000180080040080030015010051212121215151530—88881212121510————————鋁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華切割。激光是理想的光源，具有單色相關性的特點。對于材料加工，采用CO2激光器。激光通過凸透鏡，使激光束聚焦到工件外表，激光束的斑點直徑為。根據切割對象的不同，可以使用氧氣、氮氣、氬氣、氦氣或壓縮空氣切割，而氧氣使受激光束加熱的材料燃燒。激光切割的特點是有較高的切割功率和切割質量。1〕激光氧化切割被切割材料被迅速加熱到熔點以上，然后吹入純氧或壓縮空氣，使氧與金屬發(fā)生劇烈的氧化反響放出大量的熱，加熱下一層的金屬，金屬繼續(xù)被氧化并借助氣體壓力將金屬氧化物從切口中吹掉。2〕激光熔化切割切割時使材料被迅速加熱到熔點以上，然后借助于噴射惰性氣體將熔化的金屬材料從切口中吹掉。3〕激光升華切割當激光束照射時，被切割材料被迅速加熱氣化并以蒸發(fā)的形式有切割區(qū)逸散掉。激光器分類按工作物質性質分：氣體激光器、固體激光器、液體激光器；按工作方式區(qū)分：連續(xù)型激光器和脈沖型激光器；按能量輸出分：大功率激光器和小功率激光器。對于焊接和切割等材料加工，主要采用CO2激光器，激光氣是由45%CO2、13.5%N2和82%He組成的混合氣體。激光切割參數材料厚度mm切割速度m/min功率WS23515500S235191000S235811000S355150.84000結構鋼62.54000Cr/Ni鋼1024000鋁合金6.32.56000編織物1層80400使用激光可切割金屬材料、塑料、木材和陶瓷材料8、氣體放電熱切割1〕電弧—氧氣切割電弧-氧氣切割是利用電弧和切割純氧進行切割的熱切割方法。電弧-氧氣切割時，電極采用特制的空心焊條，焊條的藥皮起穩(wěn)定電弧和增大熔化金屬流動性的作用。電弧在空心電極與工件之間燃燒，由電弧和材料燃燒產生的熱量使材料和切割氧產生連續(xù)燃燒反響，反響向厚度和加工方向進行，產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種利用電弧和壓縮空氣在材料外表進行切割的熱切割方法。碳弧氣刨時，電弧在碳〔石墨〕電極與工件之間燃燒，由電弧和材料燃燒產生的熱量使材料熔化，并與空氣產生連續(xù)燃燒反響，反響向厚度和加工方向進行，壓縮空氣從割炬噴氣孔噴出，并沿碳棒側面或四周噴向電弧在工件上的燃著點，吹除熔化金屬和熔渣，形成切口。3〕碳弧氣刨〔原理與碳弧切割相同〕電弧-氧氣切割參數材料厚度mm焊條直徑mm電流A氧消耗l/m氧壓力bar每根焊條切割長度mm切割時間1）min/m結構鋼55110453.514001.3結構鋼2051301206.56501.7結構鋼40514034064502.8結構鋼6061957005.54004.2結構鋼100830015006.53204.4鉻鎳鋼55230851.55501.5鉻鎳鋼2552205002.55507鉻鎳鋼50522010002.555020鋁1052201652.53002鋁2552602502.52006銅5530012533602銅25765012003.511071）連續(xù)不斷切割（在鉻鎳鋼鋸齒狀壓動時切割時）電弧—壓縮空氣切割參數坡口形式寬度mm深度mm電極直徑mm切割速度cm/min每根焊條切割長度m61.552003855650.912581152.416710752.2電弧氣割適用范圍及特點〔1〕在去除焊縫缺陷和清理焊根時，能在電弧下清楚地觀察到缺陷的形狀和深度，生產效率高，同時可對缺陷進行修復。〔2〕可用來加工焊縫坡口，特別適用于開U型坡口；〔3〕使用方便，操作靈活；〔4〕可進行全位置操作。可以清理鑄件的毛邊、飛刺、澆鑄冒口及鑄件中的缺陷；〔5〕加工多種不能用氣割加工的金屬，如鑄鐵、高合金鋼、銅和鋁及其合金等，對有耐腐蝕要求的不銹鋼一般不采用此種方法切割；〔6〕設備、工具簡單，操作使用平安；〔7〕碳弧氣割可能產生的缺陷有夾碳、粘渣、銅斑、割槽