數(shù)控火焰切割工藝—下料工必備

1、數(shù)控火焰切割工藝氣割精度是指被切割完的工件幾何尺寸與其圖紙尺寸比照的誤差關(guān)系，切割質(zhì)量是指工件切割斷面的外表粗糙度、切口上邊緣的熔化塌邊程度、切口下邊緣是否有掛渣和割縫寬度的均勻性等。一、 影響鋼板火焰切割質(zhì)量的三個根本要素氣體、切割速度、割嘴高度1. 氣體1) 氧氣 氧氣是可燃?xì)怏w燃燒時所必須的，以便為到達(dá)鋼材的點(diǎn)燃溫度提供所需的能量；另外，氧氣是鋼材被預(yù)熱到達(dá)燃點(diǎn)后進(jìn)行燃燒所必須的。切割鋼材所用氧氣必須要有較高的純度，一般要求在99.5%以上，一些先進(jìn)國家的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求氧氣純度在99.7%以上。氧氣純度每降低0.5%，鋼板的切割速度就要降低10%左右。如果氧氣純度降低0.8%-1%，不僅切

2、割速度下降15%-20%，同時，割縫也隨之變寬，切口下端掛渣多并且清理困難，切割斷面質(zhì)量亦明顯劣變，氣體消耗量也隨著增加。顯然，這就降低了生產(chǎn)效率和切割質(zhì)量，生產(chǎn)本錢也就明顯地增加了見圖9-1。 圖9-1 在相同的氧氣壓力下，氧氣純度對切割時間和氧氣消耗量的影響。采用液氧切割，雖然一次性投資大，但從長遠(yuǎn)看，其綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比想象的要好得多。氣體壓力的穩(wěn)定性對工件的切割質(zhì)量也是至關(guān)重要的。波動的氧氣壓力將使切割斷面質(zhì)量明顯劣變。氣壓壓力是根據(jù)所使用的割嘴類型、切割的鋼板厚度而調(diào)整的。切割時如果采用了超出規(guī)定數(shù)值的氧氣壓力，并不能提高切割速度，反而使切割斷面質(zhì)量下降，掛渣難清，增加了切割后的加工時間

3、和費(fèi)用。表9-1是國內(nèi)常用的上海氣焊機(jī)廠生產(chǎn)的GK1系列快速割嘴即采用拉伐爾噴管結(jié)構(gòu)的割嘴的使用參數(shù)廠家可能隨時對參數(shù)進(jìn)行修改，應(yīng)以割嘴所附說明書為準(zhǔn)，此表僅供參考。表9-1 GK1割嘴性能參數(shù)表2) 可燃性氣體 火焰切割中，常用的可燃性氣體有乙炔、煤氣、天然氣、丙烷等，國外有些廠家還使用MAPP，即：甲烷+乙烷+丙烷。 一般來說，燃燒速度快、燃燒值高的氣體適用于薄板切割；燃燒值低、燃燒速度緩慢的可燃性氣體更適用于厚板切割，尤其是厚度在200mm以上的鋼板，如采用煤氣或天然氣進(jìn)行切割，將會得到理想的切割質(zhì)量，只是切割速度會稍微降低一些。相比擬而言，乙炔比天然氣要貴得多，但由于資源問題，在實(shí)際生

4、產(chǎn)中，一般多采用乙炔氣體，只是在切割大厚板同時又要求較高的切割質(zhì)量以及資源充足時，才考慮使用天然氣。3) 火焰的調(diào)整 通過調(diào)整氧氣和乙炔的比例可以得到三種切割火焰：中性焰即正常焰，氧化焰，復(fù)原焰，見圖9-2。正?；鹧娴奶卣魇窃谄鋸?fù)原區(qū)沒有自由氧和活性碳，有三個明顯的區(qū)域，焰芯有鮮明的輪廓接近于圓柱形。焰芯的成分是乙炔和氧氣，其末端呈均勻的圓形和光亮的外殼。外殼由赤熱的碳質(zhì)點(diǎn)組成。焰芯的溫度達(dá)1000。復(fù)原區(qū)處于焰芯之外，與焰芯的明顯區(qū)別是它的亮度較暗。復(fù)原區(qū)由乙炔未完全燃燒的產(chǎn)物氧化碳和氫組成，復(fù)原區(qū)的溫度可達(dá)3000左右。外焰即完全燃燒區(qū)，位于復(fù)原區(qū)之外，它由二氧化碳和水蒸氣、氮?dú)饨M成，其溫

5、度在12002500之間變化。氧化焰是在氧氣過剩的情況下產(chǎn)生的，其焰芯呈圓錐形，長度明顯地縮短，輪廓也不清楚，亮度是暗淡的；同樣，復(fù)原區(qū)和外焰也縮短了，火焰呈紫藍(lán)色，燃燒時伴有響聲，響聲大小與氧氣的壓力有關(guān)，氧化焰的溫度高于正常焰。如果使用氧化焰進(jìn)行切割，將會使切割質(zhì)量明顯地惡化。復(fù)原焰是在乙炔過剩的情況下產(chǎn)生的，其焰芯沒有明顯的輪廓，其焰芯的末端有綠色的邊緣，按照這綠色的邊緣來判斷有過剩的乙炔；復(fù)原區(qū)異常的明亮，幾乎和焰芯混為一體；外焰呈黃色。當(dāng)乙炔過剩太多時，開始冒黑煙，這是因為在火焰中乙炔燃燒缺乏必須的氧氣造成的。預(yù)熱火焰的能量大小與切割速度、切口質(zhì)量關(guān)系相當(dāng)密切。隨著被切工件板厚的增大

6、和切割速度的加快，火焰的能量也應(yīng)隨之增強(qiáng)，但又不能太強(qiáng)，尤其在割厚板時，金屬燃燒產(chǎn)生的反響熱增大，加強(qiáng)了對切割點(diǎn)前沿的預(yù)熱能力，這時，過強(qiáng)的預(yù)熱火焰將使切口上邊緣嚴(yán)重熔化塌邊。太弱的預(yù)熱火焰，又會使鋼板得不到足夠的能量，逼使減低切割速度，甚至造成切割過程中斷。所以說預(yù)熱火焰的強(qiáng)弱與切割速度的關(guān)系是相互制約的。一般來說，切割200mm以下的鋼板使用中性焰可以獲得較好的切割質(zhì)量。在切割大厚度鋼板時應(yīng)使用復(fù)原焰預(yù)熱切割，因為復(fù)原焰的火焰比擬長，火焰的長度應(yīng)至少是板厚的1.2倍以上。2. 切割速度 鋼板的切割速度是與鋼材在氧氣中的燃燒速度相對應(yīng)的。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)所用割嘴的性能參數(shù)、氣體種類及純度

7、、鋼板材質(zhì)及厚度來調(diào)整切割速度。切割速度直接影響到切割過程的穩(wěn)定性和切割斷面質(zhì)量。如果想人為地調(diào)高切割速度來提高生產(chǎn)效率和用減慢切割速度來最正確地改善切割斷面質(zhì)量，那是辦不到的，只能使切割斷面質(zhì)量變差。過快的切割速度會使切割斷面出現(xiàn)凹陷和掛渣等質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重的有可能造成切割中斷；過慢的切割速度會使切口上邊緣熔化塌邊、下邊緣產(chǎn)生圓角、切割斷面下半局部出現(xiàn)水沖狀的深溝凹坑等等。通過觀察熔渣從切口噴出的特點(diǎn)，可調(diào)整到適宜的切割速度。在正常的火焰切割過程中，切割氧流相對垂直的割炬來說稍微偏后一個角度，其對應(yīng)的偏移叫后拖量見圖9-3。速度過低時，沒有后拖量，工件下面割口處的火花束向切割方向偏移。如提高割

8、炬的運(yùn)行速度，火花束就會向相反的方向偏移，當(dāng)火花束與切割氧流平行時，就認(rèn)為該切割速度正常。速度過高時，火花束明顯后偏，見圖9-4。3. 割嘴與被切工件外表的高度 在鋼板火焰切割過程中，割嘴到被切工作外表的高度是決定切口質(zhì)量和切割速度的主要因素之一。不同厚度的鋼板，使用不同參數(shù)的割嘴，應(yīng)調(diào)整相應(yīng)的高度。為保證獲得高質(zhì)量的切口，割嘴到被割工件外表的高度，在整個切割過程中必須保持根本一致。二、 熱變形的控制在切割過程中，由于對鋼板的不均勻的加熱和冷卻，材料內(nèi)部應(yīng)力的作用將使被切割的工件發(fā)生不同程度的彎曲或移位即熱變形，具體表現(xiàn)是形狀扭曲和切割尺寸偏差。由于材料內(nèi)部應(yīng)力不可能平衡和完全消除，所以只能采

9、取一些措施來設(shè)法減少熱變形。1. 鋼板外表預(yù)處理鋼板從鋼鐵廠經(jīng)過一系列的中間環(huán)節(jié)到達(dá)切割車間，在這段時間里，鋼板外表難免產(chǎn)生一層氧化皮。再者，鋼板在軋制過程中也產(chǎn)生一層氧化皮附著在鋼板外表。這些氧化皮熔點(diǎn)高，不容易燃燒和熔化，增加了預(yù)熱時間，降低了切割速度；同時經(jīng)過加熱，氧化皮四處飛濺，極易對割嘴造成堵塞，降低了割嘴的使用壽命。所以，在切割前，很有必要對鋼板外表進(jìn)行除銹預(yù)處理。常用的方法是拋丸除銹，之后噴漆防銹。即將細(xì)小鐵砂用噴丸機(jī)噴向鋼板外表，靠鐵砂對鋼板的沖擊力除去氧化皮，再噴上阻燃、導(dǎo)電性好的防銹漆。鋼板切割之前的除銹噴漆預(yù)處理已成為金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中一個不可缺少的環(huán)節(jié)。2. 數(shù)控火焰切割質(zhì)

10、量缺陷與原因分析在實(shí)際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會產(chǎn)生這樣或那樣的質(zhì)量問題，一般有如下幾種缺陷：邊緣缺陷，切割斷面缺陷，掛渣、裂紋等。而造成質(zhì)量事故的原因很多，如果氧氣純度保證正常，設(shè)備運(yùn)行正常，那么造成火焰切割質(zhì)量缺陷的原因主要表現(xiàn)在如下幾個方面：割炬、割嘴、鋼材本身質(zhì)量、鋼板材質(zhì)。1上邊緣切割質(zhì)量缺陷 這是由于熔化而造成的質(zhì)量缺陷。1 上邊緣塌邊現(xiàn)象：邊緣熔化過快，造成圓角塌邊。原因： 切割速度太慢，預(yù)熱火焰太強(qiáng)； 割嘴與工件之間的高度太高或太低；使用的割嘴號太大，火焰中的氧氣過剩。2水滴狀熔豆串見圖9-9現(xiàn)象：在切割的上邊緣形成一串水滴狀的熔豆。原因： 鋼板外表銹蝕或有氧化皮； 割嘴與鋼板之間的高

11、度太小，預(yù)熱火焰太強(qiáng)； 割嘴與鋼板之間的高度太大。3上邊緣塌邊并呈現(xiàn)房檐狀見圖9-10現(xiàn)象：在切口上邊緣，形成房檐狀的凸出塌邊。原因： 預(yù)熱火焰太強(qiáng)； 割嘴與鋼板之間的高度太低； 切割速度太慢；割嘴與工件之間的高度太大，使用的割嘴號偏大，預(yù)熱火焰中氧氣過剩。4切割斷面的上邊緣有掛渣見圖9-11現(xiàn)象：切口上邊緣凹陷并有掛渣。原因： 割嘴與工件之間的高度太大，切割氧壓力太高； 預(yù)熱火焰太強(qiáng)。2切割斷面凹凸不平，即平面度差1切割斷面上邊緣下方，有凹形缺陷見圖9-12現(xiàn)象：在接受切割斷面上邊緣處有凹陷，同時上邊緣有不同程度的熔化塌邊。原因： 切割氧壓力太高； 割嘴與工件之間的高度太大；割嘴有雜物堵塞，

12、使風(fēng)線受到干擾變形。2割縫從上向下收縮見圖9-13現(xiàn)象：割縫上寬下窄。原因： 切割速度太快； 割嘴與工件之間的高度太大，割嘴有雜物堵塞，使風(fēng)線受到干擾變形。3割縫上窄下寬見圖9-14現(xiàn)象：割縫上窄下寬，成喇叭狀。原因： 切割速度太快，切割氧壓力太高； 割嘴號偏大，使切割氧流量太大； 割嘴與工件之間的高度太大；4切割斷面凹陷見圖9-15現(xiàn)象：在整個切割斷面上，尤其中間部位有凹陷。原因： 切割速度太快； 使用的割嘴太小，切割壓力太低，割嘴堵塞或損壞； 切割氧壓力過高，風(fēng)線受阻變壞。5切割斷面呈現(xiàn)出大的波紋形狀見圖9-16現(xiàn)象：切割斷面凸凹不平，呈現(xiàn)較大的波紋形狀。原因： 切割速度太快； 切割氧壓力

13、太低，割嘴堵塞或損壞，使風(fēng)線變壞； 使用的割嘴號太大。6切口垂直方向的角度偏差見圖9-17現(xiàn)象：切口不垂直，出現(xiàn)斜角。原因： 割炬與工件面不垂直； 風(fēng)線不正。7切口下邊緣成圓角見圖9-18現(xiàn)象：切口下邊緣有不同程度的熔化，成圓角狀。原因： 割嘴堵塞或者損壞，使風(fēng)線變壞； 切割速度太快，切割氧壓力太高。8切口下部凹陷且下邊緣成圓角見圖9-19現(xiàn)象：接近下邊緣處凹陷并且下邊緣熔化成圓角。原因：切割速度太快，割嘴堵塞或者損壞，風(fēng)線受阻變壞。3切割斷面的粗糙度缺陷 切割斷面的粗糙度直接影響后續(xù)工序的加工質(zhì)量，切斷面的粗糙度與割紋的超前量及其深度有關(guān)。1切割斷面后拖量過大圖9-20現(xiàn)象：切割斷面割紋向后偏移很大，同時隨著偏移量的大小而出現(xiàn)不同程度的凹陷。原因： 切割速度太快； 使用的割嘴太小，切割氧流量太小，切割氧壓力太低； 割嘴與工件的高度太大。2在切割斷面上半局部，出現(xiàn)割紋超前量見圖9-21現(xiàn)象：在接近上邊緣處，形成一定程度的割紋超前量。原因： 割炬與切割方向不垂直，割嘴堵塞或損壞； 風(fēng)線受阻變壞；現(xiàn)象：在靠近切割斷面下邊緣處出現(xiàn)割紋超前量太大。原因： 割嘴堵塞或損壞，風(fēng)線受阻變壞； 割炬不垂直或割嘴有問題，使風(fēng)線不正、傾斜。4掛渣 在切割斷面上或下邊緣產(chǎn)生難以去除的掛渣。1下邊緣掛渣見圖9-23現(xiàn)象：在切割斷面的下邊緣產(chǎn)生連續(xù)的掛渣。原因： 切