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1、第一节 气 割,课题四 气割 气刨,碳钢的气割性,金属的性质必须满足下列两个基本条件，才能进行气割。 （1）金属的燃烧点应低于其熔点。 （2）金属氧化物的熔点应低于金属的熔点。 （3）金属燃烧时要释放足够的热。 （4）金属的导热性要小。,纯铁、低碳钢、中碳钢和普通低合金钢都能满 足上述条件，具有良好的气割性能。高碳钢、铸 铁、不锈钢，以及铜、铝等有色金属都难以进行 氧气切割。,气割的特点 （1）优点 切割效率高，切割钢的速度比其他机械切割方法快。 机械方法难以切割的截面形状和厚度，采用氧一乙炔焰切 割比较经济。 切割设备的投资比机械切割设备的投资低，切割设备轻便， 可用于野外作业。 切割小圆弧
2、时，能迅速改变切割方向。切割大型工件时， 不用移动工件，借助移动氧一乙炔火焰，便能迅速切割。 可进行手工和机械切割。,氧-乙炔气割设备,1、割 枪,二、氧气瓶,减压阀,三、乙炔瓶,减压阀,1)各种气瓶涂蒜标志要正确，使用时必须直立放置。防止瓶内丙酮或液化气的液体 流出而发生事故。 2)气瓶应放置在通风良好的地方，并防雨淋和日光曝晒，不应放置在焊剖施工的钢 板上及有电流通过的导体上。 3)气瓶，尤其是瓶阀周围严禁沾有油脂等易燃物质安装减压器时要检查瓶阀和 出气口内有无油脂等杂质。 4)气瓶严禁近火，乙炔瓶温不得超过40，液化气瓶温不得超过45。 5)气瓶与明火操作处问的距离应大干10米。 6)瓶
3、阀、管路不得漏气，严禁明火试漏。冬天瓶阀与管路冻结时，严禁用明火烘 烤解冻。 7)瓶内气体不应全部用完，必须留有不小于98147千帕表压的余气。防止气体倒 灌气利于各种气瓶再灌装时的抽验，换瓶子后须旋紧瓶闼和瓶盖。 8)气瓶应定期在指定的有关单位进行检查。 9)不准将氧气代替压缩空气或把氧气作通风使用。 10)氧气瓶泄压装置的防爆紫铜片不准私自调换。 11)液化石油气瓶充装时，瓶内不能全部充满液体应留出1015的气体空间。,氧气、乙炔瓶使用规则,1.气割过程 氧气切割简称气割，是一种切割金属的常用方法，气割时， 先把工件切割处的金属预热到它的燃烧点，然后以高速纯氧气流 猛吹。这时金属就发生剧烈
4、氧化，所产生的热量把金属氧化物熔 化成液体。同时，氧气气流又把氧化物的熔液吹走， 工件就被切 出了整齐的缺口。只要把割炬向前移动，就能把工件连续切开。,氧-乙炔气割技巧,1-割缝；2-割嘴；3-氧气流； 4-工件；5-氧气物；6-预热火焰,2.一般技术要求 2.1 点火前，应将氧气和燃气减压器调到工作所需的压力值。 2.2 割炬点火时，先开少量预热氧，然后开燃气阀，再点燃 混合气。 2.3 停割关火时，先关切割氧，再关可燃气和预热氧。 2.4 气割过程中若发生回火时，应立即关闭切割氧，然后依 次关闭可燃气和预热氧。 2.5 切割结束或较长时间停止工作时，割炬关闭后，应随之 关闭氧气瓶和可燃气瓶
5、的供气阀，松开减压器调节螺杆。,3.气割前的准备 3.1 对设备、割炬、气瓶、减压装置等供气接头，均应仔细 检查，确保正常状态。 3.2 使用射吸式割炬，应检查其射吸能力；等压式割炬，应 保持气路畅通。 3.3 使用半自动，仿形气割机时，工作前应进行空运转，检 查机器运行是否正常，控制部分是否损坏失灵。 3.4 检查气体压力，使之符合切割要求。当瓶装氧气压力用 至0.10.2Mpa表压时；瓶装乙炔、丙烷用至0.1Mpa表压时， 应立即停用，并关阀保留其余气，以便充装时检查气样和防止 其它气体进入瓶内。,3.5 检查工件材质和下料标记，熟悉其切割性能和切割技术 要求。 3.6 检查提供切割的工件
6、是否平整、干净，如果表面凹凸不 平或有严重油污锈蚀，不符合切割要求或难以保证切割质量时， 不得进行切割。 3.7 为减少工件变形和利于切割排渣，工件应垫平或放好支 点位置。工件下面应留出一定的高度空间，若为水泥地面应铺 铁板，防止水泥爆裂。,4.1 切割氧压力 4.1.1 切割氧压力的大小,对于普通割嘴，应根据割件的厚度来 确定,具体选择可见表1。对于快速割嘴，则取决于马赫数，具 体选择可见表2。 表1,4.气割参数的选择,表2,4.1.2 切割氧压力随割件厚度的增加而增高，随氧气纯度的 提高而有所降低，氧压的大小要选择适当。在一定的切割厚 度下，若压力不足，会使切割过程的氧化反应减慢，切口下
7、 缘容易形成粘渣，甚至割不穿工件；氧压过高时，则不仅造 成氧气浪费，同时还会使切口变宽，切割面粗糙度增大。 4.2 预热火焰,4.2.1 预热火焰应采用中性焰，它的作用是将割件切口处加 热至能在氧流中燃烧的温度；同时，使切口表面的氧化皮剥 落和熔化。,4.2.2 预热火焰能率以可燃气每小时耗量（L/h）表示，它取 决于割嘴孔径的大小，所以实际工作中，根据割件厚度，选 定割嘴号码也就确定了火焰能率。表3为氧乙炔切割碳钢 时，割件厚度与火焰能率的关系。,表3,4.2.3 火焰能率不宜过大或过小：若切口上缘熔化，有连续 珠状钢粒产生，下缘粘渣增多等现象，说明火焰能率过大； 若火焰能率过小，割件不能得
8、到足够的热量，必将迫使切割 速度减慢，甚至使切割过程发生困难。,4.2.4 预热时间与火焰能率、切割距离（割嘴与工件表面的距 离）及可燃气体种类有关。当采用氧丙烷火焰时，由于其温 度较氧乙炔火焰低，故其预热时间要稍长一些。 4.3 切割速度 4.3.1 切割速度与割件厚度、切割氧纯度与压力、割嘴的气流 孔道形状等有关。切割速度正确与否，主要根据割纹的后拖量 大小来判断。,表4,4.4 切割距离 4.4.1 切割距离与预热焰长度、割件厚度及可燃气种类有关。 对于氧乙炔火焰，焰心末端距离工件一般以35mm为宜， 薄件适当加大。对于氧丙烷火焰，其距离稍近。 4.4.2 切割过程中，切割距离应保持均匀
9、。过高，热量损失 大，预热时间加长。过低，易造成切口上缘熔化甚至增碳， 且割嘴孔道易被飞溅物粘堵，造成回火停割。,（1）开始预热 （2）起割前准备 （3）起割开始,4.5 割嘴倾角 4.5.1 割嘴倾角直接影响切割速度和后拖量。直线切割时， 割嘴倾角见表5，曲线切割时，割嘴应垂直于工件。 表5,5 气割操作 5.1 根据割件厚度选好割嘴及规范参数后，即可点火调整 预热火焰，并试开切割气，检查切割气流是否挺直清晰，符 合切割要求。 5.2 用预热火焰将切口始端预热到金属的燃点（呈亮红色） ，然后打开切割氧，待切口始端被割穿后，即移动割炬进入 正常切割。 5.3 手工切割 5.3.1 气割工身体移
10、位时，应抬高割炬或关闭切割氧，正位 后，对准接割处适当预热，然后继续进行切割。,5.3.2 用普通割嘴直线切割厚板，割近终端时，割嘴可稍作后 倾，以利割件底部提前割透，保证收尾切口质量。板材手工直 线切割的规范见表6。 表6,半自动切割（常用CG1-30型气割机）,5.4.1 直线切割时，应放置好导轨，气割机放在导轨上；若切割圆形工件，则装上半径杆，并松动蝶形螺母，使从动轮处于自由状态。同时将割矩调整到合适的切割位置。 5.4.2 接通控制电源、氧气和可燃气，根据割件厚度调好切割速度。 5.4.3 将倒顺开关扳至所需位置，打开乙炔和预热氧调节阀，点火并调整好预热火焰。 5.4.4 将起割开关扳
11、到停止位置，打开压力开关阀，使切割氧与压力开关的气路相通。,5.4.5 待割件预热到工件燃烧温度后，打开切割氧阀割穿工件，此时压力开关作用，行走电机电源接通，合上离合器，割机启动，切割开始。 5.4.6 气割过程中，可随时旋转升降架上的调节手轮，调节割嘴与工件之间的距离。 5.4.7 切割结束时，先关闭切割氧阀，此时压力开关停止作用行走电机电源切断，割机停止行走。接着关闭压力开关和预热火焰。最后切断控制电源和停止氧气和可燃气的供给。 5.4.8 若不使用压力开关，可直接用起割开关来接通和切断行走电机电源。,5.4.9 氧乙炔火焰切割规范见表7，氧丙烷切割规范见表8。 表7,表8,气割面质量及工
12、件尺寸偏差 6.1 气割面质量 6.1.1 气割边棱，不应有裂纹、熔渣及氧化皮。 6.1.2 零件仿形气割或半自动气割的边棱，不应有高度超过0.5mm的毛剌和深度大于1mm的割纹。 6.2 工件尺寸偏差 6.2.1 钢材在下料前的形状偏差应符合有关国标或冶标的规定，否则应预矫正，使之达到要求。 6.2.2 工件尺寸应在切割面经过清理并冷却到室温后进行测量。 6.2.3 手工气割的板材、型材（角钢、工字钢、槽钢等）零件尺寸偏差，应符合表12的规定。,表12 mm,6.2.4 仿形气割或半自动气割的板材零件尺寸偏差，应符合 表13的规定。,表13 mm,气割的安全技术 7.1 周围环境应无易燃易爆
13、物品，如有易燃物时应离开5米以上。 7.2 氧气表不许与油脂接触，以防爆炸。 7.3 乙炔瓶附近禁止吸烟并不能安放在高压线的下方，氧气瓶应在集中的地方存放。绝不允许电焊导线从氧气瓶上通过。 7.4 夏季露天施工时，氧气瓶、乙炔瓶要防止直接受到烈日暴晒，以免引起气体膨胀发生爆炸事故，必须安放在棚内或遮盖之。 7.5 胶管不应放在热源附近。氧气管和乙炔管不能相互代用。气管老化，必须更换。 7.6 若遇回火时，射吸式割矩须先关闭氧气阀门、再关乙炔阀，以使回火很快熄灭，稍候再打开氧气阀吹一吹，检查回火原因，排除后方可继续使用。,第二节 等离子弧切割,等离子切割概述,一、等离子切割原理,等离子切割过程与
14、气割原理有本质的区别，它是一个物理切割的过程 利用等离子弧的高温将割缝处金属熔化，并用高速焰流将其吹走 随着割嘴的移动从而形成狭窄缝隙把材料分开 等离子弧又称作压缩电弧 一种导电截面收缩的比较小，从而能量更加集中的电弧,(一) 等离子弧切割原理,1. 等离子弧的产生 产生的原理与焊接用电弧基本相同 电弧是一种稳定的气体放电形式，是电流通过气体的现象 通常情况下，气体是良好的绝缘体 在外加能量作用下，气体中一些原子放出电子而变成正离子电离,电弧产生的原理,外加能量的大小，用电离电位表示 根据外界供给能量的方式，气体电离可以分为三种形式 光电离、碰撞电离和热电离 电弧中气体的电离主要是热电离 气体
15、电离的程度用电离度表示：离子或电子的密度与电离前中性粒子的密度之比 电离度低于0.1%的气体被称作弱电离体，其性质与未电离气体接近,电离气体的性质,电离度达到1%时，气体导电性接近充分电离气体 等离子弧的温度及电离度比普通焊接电弧有明显的提高 等离子弧的导电性能没有显著变化 等离子弧弧柱的截面尺寸比较小，它的电阻往往很大 决定气体电离度的主要因素是温度,等离子体的定义,在30000K时，各种气体几乎都变成离子，处于完全电离状态 处于完全电离状态的气体便是所谓的“等离子体” 这种气体完全由带电粒子组成，具有很强的导电能力，呈现出明显的电磁性能，但其整体却保持着电中性 物质存在的第四态,2. 等离
16、子弧发生装置的原理,热收缩效应(1),电弧通过喷嘴孔道在钨极和被切割金属之间燃烧 弧柱受冷气流及水冷喷嘴孔道壁的冷却作用,促使电弧的弧柱导电截面缩小，电流密度增加,整个弧柱的能量集中在中心区域,热收缩效应(2),冷却气体的这种作用被称为“热收缩效应” 在已缩小的截面上通过同样的电流，须提高供给电压,这时，弧柱的电场强度会提高,其值在很大程度上反映了电弧所受到的压缩程度,磁收缩效应,等离子弧电流达到相当数值时，弧柱电流产生的磁场对弧柱截面积进一步压缩 这种作用称为“磁收缩效应” 自由燃烧电弧也存在磁收缩效应 等离子弧有较高的电流密度，而且以热收缩做前提，所以磁收缩效应更强,机械收缩效应,喷嘴孔道的孔径对弧柱产生强制压缩作用 电弧周围的压缩气流或水流也对弧柱产生强制压缩作用,这种对电弧的压缩被称为“机械收缩效应”,等离子切割的实现,三种收缩效应的压力与等离子弧内部的热扩散作用达到平衡 形成高速高温等离子流，从
