切割概述与气体火焰切割解析课件.ppt

一、切割技术概述切割是焊接生产备料工序的重要加工方法，包括冷、热两类切割，而热切割又有气体火焰切割、电弧切割、等离子弧切割和激光切割等各种工艺方法。目前各种金属和非金属材料的切割已经成为现代工业生产(特别是焊接生产)中的一个重要工序，因为被焊工件所需要的几何形状和尺寸，绝大多数是通过切割方法来实现的。切割技术被广泛应用在国民经济建设的各个领域中。,1,一、切割技术概述1,1、切割方法的分类特点近年来，切割技术的开发和应用取得了长足的发展，切割技术已经从传统的火焰切割发展到包括等离子切割、激光切割、高压水射流切割等在内的现代切割技术。（1）现代工程材料切割的方法有很多种，大致可归纳为冷切割和热切割两大类。,2,1、切割方法的分类特点2,冷切割：在常温下利用机械方法使材料分离，如剪切、锯切(条锯、圆片锯、砂片锯等)、铣切等，也包括近年来发展的水射流切割。热切割：利用热能使材料分离，最常见的有气体火焰切割、等离子弧切割和激光切割等。现代焊接生产中钢材的切割主要采用热切割。,3,冷切割：在常温下利用机械方法使材料分离，如剪切、锯切(条锯、,（2）热切割按物理现象可分为燃烧切割、熔化切割和升华切割三类，所有切割方法都是混合型的。1）燃烧切割材料在切口处采用加热燃烧、产生的氧化物被切割氧流吹出而形成切口；2）熔化切割材料在切口处主要采用加热熔化、熔化产物被高速及高温气体射流吹出而形成切口；3）升华切割材料在切口处主要采用加热汽化、汽化产物通过膨胀或被一种气体射流吹出而形成切口。,4,（2）热切割按物理现象可分为燃烧切割、熔化切割和升华切割三类,2、切割技术应用工业上应用的热切割法主要是氧气切割、等离子弧切割和激光切割等。有些热切割方法是由于某些材料难以或不能用氧气切割而开发的，随着等离子弧切割和激光切割的应用，有些切割方法在实际应用中基本上已被淘汰(如钨极电弧切割、熔化极电弧切割等)。利用动能的水射流切割，在切割过程中工件不受热和无热变形，具有独特的优点，近年来发展迅速并已得到广泛应用。电火花加工的切割速度较慢，但切割精度高，辅以数控装置，在机械制造中是模具加工和试样精密切割的一种有效的切割方法。,5,2、切割技术应用5,二、气体火焰切割1、概述利用气体火焰的热能将金属材料分离的方法称为气体火焰切割法，简称气割。气割是金属在纯氧中燃烧并借助高速氧流动量排除熔渣的化学和物理作用相结合的过程。气割除了必须使用氧气外，还必须使用可燃气体，如乙炔、液化石油气、天然气等。气体火焰切割是焊接生产中备料工序应用最广泛的切割方法，一般结构钢是气割加工的主要对象。气体火焰切割被广泛应用在冶金、机械、电力、石油化工、锅炉及压力容器、车辆、造船等几乎所有的产业部门。,6,二、气体火焰切割6,2、气体火焰切割原理气割是利用气体火焰的热能将工件切割处金属预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使预热处金属燃烧并放出热量实现切割的方法。最常见的气体火焰切割是氧乙炔火焰切割。,气割原理示意图,7,2、气体火焰切割原理气割原理示意图7,钢材的气割是利用气体火焰(称预热火焰)将钢材表面加热到能够在氧气流中燃烧的温度(即燃点)，然后送进高纯度、高流速的切割氧，使钢中的铁在氧氛围中燃烧生成氧化铁熔渣，同时放出大量的热，借助这些燃烧热和熔渣不断加热钢材的下层和切口前缘，使之也达到燃点，直至工件的底部。与此同时，切割氧流把氧化铁熔渣吹掉，从而形成切口将钢材切割开。气体火焰切割的实质是被切割的材料在纯氧中燃烧的过程，不是熔化过程。,气体火焰切割原理,8,钢材的气割是利用气体火焰(称预热火焰)将钢材表面加热到能够在,从宏观上来说，气体火焰切割是钢中的Fe在高纯度氧中燃烧的化学过程和借助切割氧流动量排除熔渣的物理过程相结合的一种加工方法。整个气体火焰切割过程可分为互有关联的四个阶段： 起割点处的金属表面用预热火焰加热到燃点，随之在切割氧中开始燃烧反应； 燃烧反应向金属下层进展； 排除燃烧反应生成的熔渣，沿厚度方向割开金属； 利用熔渣和预热火焰的热量将切口前缘的金属上层加热到燃点，使之继续与氧产生燃烧反应。上述过程不断重复，金属切割就连续地进行。,气体火焰切割原理,9,从宏观上来说，气体火焰切割是钢中的Fe在高纯度氧中燃烧的化学,3、实现顺利气割的条件金属能同氧发生剧烈的燃烧反应并放出足够的反应热。这种燃烧热除了补偿辐射、导热和排渣等热散失外，还必须保证将切口前缘的金属表层迅速且连续地预热到其燃点。否则，生成热低，气割不能正常进行。气割低碳钢时所需的热量，金属燃烧产生的热量占70左右，而预热火焰供给的热量仅占30左右。所以，金属氧化生成热的作用是相当大的。金属的燃点应比熔点低，否则不能实现氧气切割，而变成熔割。气割时金属在固态下燃烧才能保证切口平整。如果燃点高于熔点，金属在燃烧前已经熔化，切口质量很差，严重时切割无法进行。,10,3、实现顺利气割的条件10,燃烧生成的氧化物熔渣的熔点应比金属熔点低，且流动性好。氧化物的熔点低于金属的熔点，则生成的氧化物才可能以液体状态从切口中被纯氧吹除。否则，氧化物会比液体金属先凝固，而在液体金属表面形成固态薄膜，或黏度大，不易被吹除，而且阻碍下层金属与氧接触，使切割过程发生困难。金属的热导率不能太高。如热导率过高，预热火焰热和燃烧反应热会迅速散失，使气割过程不能开始或中途中断。,实现顺利气割的条件,11,燃烧生成的氧化物熔渣的熔点应比金属熔点低，且流动性好。氧,4、适用范围在金属材料中低碳钢符合上述条件，气割性能良好。铁虽然其熔点略低于氧化物的熔点，但氧化反应热较大，特别是熔渣的黏度低、流动性好，易于被切割氧流吹除。一般碳素结构钢因主要成分是铁，气割性良好，是气割加工的主要对象。另外，钒也属气割加工性良好的金属。,12,4、适用范围12,高碳钢、铸铁、高铬钢、铬镍不锈钢等氧化物的熔点均高于材料本身的熔点，铸铁中的硅氧化物黏度很大，所以它们很难气割。铜及其合金因反应热很少，而热导率又高，也不可气割。铝虽然氧化反应热很高，但金属氧化物Al2O3的熔点高出其熔点2倍，而且燃点接近熔点，也属于不可气割的金属。铬和镍的氧化物熔点很高，难以气割，但可以采用氧熔剂工艺进行切割,13,高碳钢、铸铁、高铬钢、铬镍不锈钢等氧化物的熔点均高于材料本身,5、气割的分类、特点及应用（1）气割的分类气体火焰切割在生产中应用的最广泛。气体火焰切割可分为氧燃气切割和氧熔剂切割两类。根据可燃气体的不同，氧燃气切割又可分类为氧乙炔切割、氧丙烷切割、氧液化石油气切割、氧天然气切割以及氧氢切割等，其中氧乙炔切割应用最普遍。,14,5、气割的分类、特点及应用14,（2）气割的特点气割在工业生产中有两个特性：一是与焊接生产的配套性；二是作为分离切割的独立性。与焊接生产配套，作为焊接生产的第一道加工工序，气割的效率、质量、成本将直接影响焊接工序及焊接质量和成本。（3）应用气体火焰切割的效率高、成本低、设备简单，能在各种位置进行切割和在钢板上切割各种外形复杂的零件，因此被广泛用于钢板下料、焊接坡口和铸件浇铸冒口的切割。,15,（2）气割的特点15,6、其他气体火焰切割工艺高速、高效气割工艺：氧熔剂切割碳钢比较容易切割，但有些金属，例如含铬量较多的钢(如不锈钢、耐热钢等)以及铸铁、有色金属等，用一般的气割方法是无法切割的。因为这些金属在氧气中燃烧时，能结成一种难熔的高熔点氧化物，阻碍了氧气与金属表面接触，使切割过程不能进行。氧熔剂切割法又称为金属粉末切割法，是向切割区域送入金属粉末(铁粉、铝粉等)的气割方法。可以切割用常规气体火焰切割方法难以切割的材料，如不锈钢、铜和铸铁等。,16,6、其他气体火焰切割工艺16,金属粉末切割的工作原理示意1节流阀2干燥罐3进气接头4联接螺母5内套6调节螺母7射吸室外套8喷嘴9射吸管10挡环11压紧弹簧12密封垫,17,金属粉末切割的工作原理示意17,工艺要点：除了有切割氧气的气流外，同时还有由切割氧气流带出的粉末状熔剂吹到切割区，利用氧气流与熔剂对被切割金属的综合作用，借以改善切割性能，达到切割不锈钢、铸铁等金属的目的。这种方法是切割一些难切割材料的快速和经济的切割方法。熔剂的燃烧热和除渣作用:通过金属粉末的燃烧产生附加热量，利用这些附加热量生成的氧化物使得切割熔渣变得稀薄，易于被切割氧流排除，从而实现达到连续切割的目的。,18,工艺要点：除了有切割氧气的气流外，同时还有由切割氧气流带出的,