高效金属切割技术解析：热切割工艺全面探讨

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用氧-乙炔预热火焰把金属表面加热到燃点，然后打开切割氧使金属氧化燃烧并放出热量，同时将燃烧生成的氧化熔渣从切口吹掉，形成割缝，从而实现金属切割。

气割条件

不是所有的金属都能采用气割，必须满足下列条件才行

1）金属的燃点应低于它的熔点。只有这样才能使金属在固态下燃烧，以保证切口平整。若熔点低于其燃点，则加热时金属首先熔化，液态金属流动性大，熔化边缘不齐难以获得平整的切口，而成为熔割状态。

2）金属能同氧发生剧烈的燃烧反应并放出足够的反应热。这种燃烧除补偿辐射、导热和排渣等热散失外，还必须保证将切口前缘和下层金属迅速且连续地预热到燃点。

3）金属燃烧生产的氧化物（熔渣）的熔点应低于该金属的熔点，且流动性好。若熔渣的熔点高，就会在切割表面形成固态氧化膜，阻碍氧与金属之间持续进行燃烧反应使气割过程不能正常进行。

铁的熔点略低于其氧化物的熔点，但氧化反应热大，尤其熔渣粘度低，流动性好，易于为切割氧排除，故其气割性良好，铜及其合金反应热很少，而导热率又很高，故不可气割；铝虽然氧化反应热很高，但其氧化物Al2O3的熔点高出其熔点两倍以上，且燃点接近熔点，也不可气割。

一般钢材主要成分是铁，故其气割性良好，但是随着碳和其他合金元素的增加，其气割性将变差。

影响气割过程的工艺因素

1）切割氧纯度。纯度越高燃烧反应速度越快，能大大提高切割速度。若氧气纯度差，不仅切割速度急剧下降而且切割面粗糙，切口下缘挂渣严重，且氧气消耗量也增加。一般认为氧气纯度低于95%就不能气割，若要获得无挂渣气割，则氧气纯度需99.6%以上。

2）切割氧流量 若氧气不足，则金属燃烧不完全，且清渣能力减弱，造成挂渣。若氧气量过大，则会使金属冷却甚至造成切割中断。氧流量是由割嘴号来选定，号码越大氧流量越大。

3）为能把金属整个厚度割透，并能快速向前切割，要求切割氧具有较大的流速和动量，这就要求切割氧有一定的压力。对于普通气割来说，氧压增大切割厚度和速度也增大，但增大到一定值后，继续增大氧压切割厚度和速度反而减小。

4）切割氧流形状 切割氧射流（通常称风线）要尽可能细长，且保持圆柱形。这样切口上下一致，切割精度也比较高。其形状决定于割嘴氧孔形状的设计和孔道面的粗糙度。

5）切割氧流的攻角 又称割嘴的倾角，直线切割时，割嘴向切割方向后倾一定角度（20°~30°）可以大大加快切割速度和改善切割质量。

薄板切割要点

1.切割4mm以下钢板时，因板薄受热快而散热慢，极易引起切口上边缘熔化，下边缘挂渣和割后变形大。若切割速度稍慢，及预热火焰控制不当，会造成前面割开而后面又熔合在一起的现象。故常采取以下措施：

1).选用G01—30型割炬及小号割嘴。

2).用小的预热火焰能率，控制乙炔流量。

3).割嘴向后倾角加大到30~45°。

4).割嘴与割件间距加大到10~15mm。

5).切割速度尽可能快。

6).成批生产时可把薄钢板叠成25~50层，一次割开。这样不仅生产率高，且切割质量也比单层好。关键是割前须把钢板表面的铁锈污物清除干净，然后把经平整的薄板叠好用夹具夹紧，使各层钢板紧密相贴，便于传热。

等离子弧切割

利用等离子弧的热能实现金属材料熔化的切割方法称等离子弧切割。其原理是利用高速，高温和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料，并借助内部或外部的高速气流或水流将熔化材料排开，直至等离子气流束穿透工件背面而形成切口。

2.工艺参数选择

1）切割电流 主要受喷嘴孔径和电极直径限制。过大易烧损电极和喷嘴。一般取

I（A）=（70~100）d d--喷嘴孔径（mm）

2）空载电压 在设计切割电源时已确定，与割炬结构、喷嘴与工件距离、气体流量等有关。高空载电压易于引弧，但对手工切割存在安全问题。

3）气体流量 要与喷嘴孔径相适应。流量大，利于压缩电弧，使等离子弧能量更为集中，对提高切割速度和吹走熔化金属有利。但流量过大，从电弧中带走的热量过多，降低切割能力，切割面质量恶化，也不利于电弧稳定。

4）切割速度 主要受切割质量的制约。一般根据工件的材质和厚度选用工作电流合适的割炬，在切割时以切口下缘无粘渣或少量挂渣时的切割速度为宜。

5）喷嘴距工件的距离 在电极内缩量一定时（通常为2~4mm） ，喷嘴距工件的高度一般在6~8mm 。