6气体火焰切割工艺及参数

半 制 品 直 线 有机加工余 表面切割质量 精确的直线 精 确 的 成 形
切割
量的切割 要求低的切割
切割
切割
5
---
330-350
710-760
590-640
400-500
10
710-730
330-470
570-620
480-520
320-400
20
580-630
400
470-500
390-420
④ 切割碳含量较高或合金元素含量较高的钢材时，因它们的燃点较高，预热火焰的功率要 大一些； ⑤ 用单割嘴切割坡口时，因熔渣被吹向切口外侧，为补充热量，要加大火焰的功率； ⑥ 使用石油气或天然气作为燃气，因其火焰温度低，预热时间较长；在切割小尺寸零 件等需频繁预热起割的场合，为提高切割效率，可把火焰调节成氧化焰，开始切割后再恢复 到中性焰。 2）操作技术 气割操作因个人的习惯不同，可以有所不同。一般是右手把住割炬把手，以右手的拇指和食 指把住预热氧的阀门，以便于调整预热火焰和当回火时及时切断预热氧气。左手的拇指和食 指把住开关切割氧的阀门，同时还要起掌握方向的作用。其余三个手指平稳地托住混合室。 上身不要弯得太低，呼吸要有节奏；眼睛应注视和割嘴，并着重注视割口前面的割线。这种 气割方法为“抱切法”，一般是按照从右向左的方向切割。开始切割时，先预热钢板的边缘， 待切口位置出现微红的时候，将火焰局部移出边缘线以外，同时慢慢打开切割氧气阀门。当 有氧化铁渣随氧气流一起飞出时，证明已经割透，这时应移动割炬逐渐向前切割。 切割很厚的金属时，割嘴与被切割金属表面大约成 10°~20°倾角，以便能更好地加热割件边 缘，使切割过程容易开始。切割厚度 50mm 以下的金属，割嘴开始应与被切割金属表面成 垂直位置。如果是从零件内廓开始切割，必须预先在被切割件上面作孔（孔的直径等于切割 宽度）。开始切割时，先用预热火焰加热金属边缘，直至加热到使其能在氧中可以燃烧的温 度，即在割件表面层出现将要熔化的状态时，再放出切割氧进行切割。切割时割嘴与被切割 金属表面的距离应根据火焰焰心长度来决定，最好使焰心尖端距割件 1.5~3mm，绝不可使 火焰焰心触及割件表面。为了保证割缝质量，在全部气割过程中，割嘴到割件表面的距离应 保持一致。 沿直线切割钢板时，割枪应向运动反方向倾斜 20°~30°，这时切割最为有效。但在沿曲线外 轮廓切割时，割嘴必须严格垂直于切割金属的表面。 切割过程中，有时因割嘴过热和氧化铁渣的飞溅，使切割割嘴堵住或乙炔供应不及时，割嘴 产生鸣爆并发生回火现象。这时应迅速关闭预热氧气阀门，阻止氧气倒流入乙炔管内，使回 火熄灭。如果此时割炬内还在发出嘶嘶的响声，说明割炬内回火尚未熄灭，这时应迅速再将 乙炔阀门关闭或迅速拔下割炬上的乙炔软管，使回火的火焰气体排出。处理完毕后，应先检 查割炬的射吸能力，然后才可以重新点燃割炬。 气割过程中，若操作者需移动身体位置时，应先关闭切割氧阀门，然后移动身体位置。如果 切割较薄的钢板，在关闭切割氧的同时，火焰应迅速离开钢板表面，以防止因板薄受热快， 引起变形和使割缝重新粘合。当继续切割时，割嘴一定要对准割缝的接割处，并适当预热， 然后慢慢打开切割氧气阀门，继续进行切割。 切割临近终点时，割嘴应向切割前进的反方向倾斜一些，以利于钢板的下部提前割透，使收 尾的割缝较整齐。当到达终点时，应迅速关闭切割氧气的阀门并将割炬抬起，然后关闭乙炔 阀门，最后关闭预热氧气阀门。如果停止工作时间较长，应将氧气阀门关闭，松开减压器调 节螺丝，并将氧气胶管中的氧气放出。结束切割工作时，将减压器卸下并将乙炔供气阀门关 闭。 气割缺陷及防止措施 气体火焰切割作业中，常常因为气割工艺参数调整和操作不当，会造成各种切割缺陷。切割 之后的切口状态及原因见图 5。气割生产中常见缺陷的种类、产生原因及防止措施见表 6。
⑶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
内金属的氧化速度想适应。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，造成切割中断。在切割操作时，切割速度可根据熔渣火花在切口中落下的方向来掌握，
当火花呈垂直或稍偏向前方排出时，即为正常速度。在直线切割时，可采用火花稍偏向后方
排出的较快的速度。
氧化速度快，排渣能力强，则可以提高切割速度。切割速度过慢会降低生产率，且会造成切
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%，表 4 列 出机械化切割时切割速度的推荐数据。
⑷割嘴到工件表面的距离
割嘴到工件表面的距离是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
⑴切割氧的纯度 氧气的纯度是影响气割过程和质量的重要因素。氧气纯度差，不但切割速度大为降低、切割 面粗糙、切口下缘沾渣，而且氧气消耗量的增加。氧气纯度从 99.5%降到 98%，即下降 1.5%， 切割速度下降 25%，而耗氧量增加 50%。一般认为，氧气纯度低于 95%，就不能气割，要 获得无粘渣的气割切口，氧气纯度需达到 99.6%。 ⑵切割氧流量 切割厚度 12mm 钢板时氧气流量对切割速度的影响如图 1 所示。由图可见，随着氧流量的 增加，切割速度逐渐增大，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，此时不但切割质量最高，而且切割质量最好。
发生熔塌，飞溅时易堵塞割嘴，甚至引起回火。割嘴高度过大，热损失增加，且预热火焰对
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，在切割薄板场合还会使切割速
度降低。
表 4 机械切割时切割速度的推荐数据
钢板厚度 切割形式
气体火焰切割工艺及参数
影响气割过程的主要参数 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： ①切割氧的纯度； ②切割氧的流量、压力及氧流形状； ③切割氧流的流速、动量和攻角； ④预热火焰的功率； ⑤被切割金属的成分、性能、表面状态及初始温度； ⑥其他工艺因素。 其中切割氧流起着主导作用。切割氧流既要使金属燃烧，又要把燃烧生成的氧化物从切口中 吹掉。因此，切割氧的纯度、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。
等。
⑴预热火焰的选择
预热火焰是影响气割质量的重要工艺参数。气割时一般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。
① 预热火焰的功率要随着板厚的增大而加大，割件越厚，预热火焰功率越大。氧-乙 炔预热火焰的功率与板厚的关系见表 1。
表 1 氧-乙炔预热火焰的功率与板厚的关系
但当压力超过 0.3MP 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，
则压力增大时，由于切割氧流的流速和动量增大，所以切割速度比用普通割嘴时也有所增加。
气割工艺参数
气割的工艺参数包括预热火焰功率、氧气压力、切割速度、割嘴到工件的距离以及切割倾角
板厚/mm
火焰功率/L.min-1
3-25
4-8.3
Hale Waihona Puke 25-509.2-12.5
50-100
12.5-16.7
100-200
16.7-20
200-300
20-21.7
②在切割较厚钢板时，应采用轻度碳化焰，以免切口上缘熔塌，同时也可使外焰长一些。
③使用扩散行割嘴和氧帘割嘴切割厚度 200mm 以下钢板时，火焰功率选大一些，以加速切
口的前缘加热到燃点，从而获得较高的切割速度。
④切割碳含量较高或合金元素教多的钢材时，因为他们燃点较高，预热火焰的功率要大一些。
⑤用单割嘴切割坡口时，因熔渣被吹向切口外侧，为补充能量，要加大火焰功率。
气体火焰切割的预热时间应根据割件厚度而定，表 2 列出火焰切割选定预热时间的经验数
据。
表 2 气体火焰切割选定预热时间的经验数据
⑶切割氧压力 随着切割氧压力的提高，氧流 量相应增加，因此能够切割板厚度随之增大。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。切割氧压力对切割速度的影响大致相同。如图 2 所示。
由图 2 可见，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，
260-330
30
520-560
350
410-450
350-380
230-290
50
440-480
330
350-380
300-320
200-250
100
380-420
290
310-330
260-280
170-220
150
360-390
260
290-310
240-260
160-200
（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。切割倾角的大小主要根据工件厚度而 定，工件厚度在 30mm 以下时，后倾角为 20°~30°；工件厚度大于 30mm 时，起割是为 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 3 所示。
热工件和进行切割。 1）火焰调整 根据燃气与氧的混合比不同，切割火焰分为碳化焰、中性焰和氧化焰，如图 4 所示。
在使用乙炔的场合，氧与乙炔的体积比（O2/C2H2）为 1.1~1.15 时，形成的火焰为中性焰， 由焰芯、内焰和外焰组成。焰芯为 C2H2 与 O2 的混合气。内焰为 C2H2 与 O2 发生一次燃 烧的反应区，其反应式为 C2H2 O2→2CO H2 在内焰中距离焰芯 2~3mm 处，温度最高，约 3100°C。外焰是一次燃烧生成的 CO 和 H2、 空气中氧化合成而燃烧的区域，其反应式为 2CO H2 1.5O2→2CO2 H2O 火焰温度约 2500°C。外焰越长，保护切割氧流的效果越好。 O2/C2H2 比值小于 1.1 时形成碳化焰，也有焰芯、内焰和外焰，内焰中存在未燃烧的碳，火 焰长而软，温度也较低。O2/C2H2 比值小于 1.15 时形成氧化焰，只有焰芯和外焰两部分。 火焰短而挺直并伴随有“嘶、嘶……”声，最高温度可达约 3300°C。因火焰中存在过剩氧， 具有氧化性。 气割时一般应调整火焰到中性焰，同时火焰的强度要适中。一般不采用碳化焰，因为碳化焰 会使切割边缘增碳。调整好火焰后，应当放出切割氧，检查火焰性质是否有变化。 切割火焰过强时会出现以下问题： ① 切口上边缘熔塌，并粘有颗粒状熔滴； ② 切割面不平整，粗糙度变差； ③ 切口下缘粘渣。 切割火焰过弱时会发生以下问题： ① 切割速度减慢，且易发生切割中断现象； ② 易发生回火； ③ 后拖量增大。 应根据工件厚度、割嘴种类和质量要求确定预热和切割火焰，其要点如下： ① 预热和切割火焰的功率（乙炔流量、氧气流量）要随着钢板厚度增大而加大； ② 切割较厚钢板时，火焰宜用轻度碳化焰，以免切口上缘熔塌，同时也可使外焰长一些； ③ 使用扩散形割嘴和氧帘割嘴切割厚度 20mm 以下钢板时，火焰功率应大一些，以加速切 口前缘加热到燃点，从而获得较高的切割速度；