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        影響鋼板火焰切割質量的三個基本要素(氣體、切割速度、割嘴高度)
        作者:武漢拓晟  來源:本站  發表時間:2010/9/10 18:52:14  點擊:10147


         

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        影響鋼板火焰切割質量的三個基本要素(氣體、切割速度、割嘴高度)

        1.氣體
        (1)氧氣 氧氣是可燃氣體燃燒時所必須的,以便為達到鋼材的點燃溫度提供所需的能量;另外,氧氣是鋼材被預熱達到燃點后進行燃燒所必須的。
        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,一些先進國家的工業標準要求氧氣純度在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,這就降低了生產效率和切割質量,生產成本也就明顯地增加了

        采用液氧切割,雖然一次性投資大,但從長遠看,其綜合經濟指標比想象的要好得多。
        氣體壓力的穩定性對工件的切割質量也是至關重要的。波動的氧氣壓力將使切割斷面質量明顯劣變。氣壓壓力是根據所使用的割嘴類型、切割的鋼板厚度而調整的。切割時如果采用了超出規定數值的氧氣壓力,并不能提高切割速度,反而使切割斷面質量下降,掛渣難清,增加了切割后的加工時間和費用。

        (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行切割,將會得到理想的切割質量,只是切割速度會稍微降低一些。
        相比較而言,乙炔比天然氣要貴得多,但由于資源問題,在實際生產中,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量以及資源充足時,才考慮使用天然氣。

        (3)火焰的調整 通過調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,還原焰,見下圖:


         

        正;鹧娴奶卣魇窃谄溥原區沒有自由氧和活性碳,有三個明顯的區域,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。外殼由赤熱的碳質點組成。焰芯的溫度達1000℃。還原區處于焰芯之外,與焰芯的明顯區別是它的亮度較暗。還原區由乙炔未完全燃燒的產物——氧化碳和氫組成,還原區的溫度可達3000℃左右。外焰即完全燃燒區,位于還原區之外,它由二氧化碳和水蒸氣、氮氣組成,其溫度在1200~2500℃之間變化。
        氧化焰是在氧氣過剩的情況下產生的,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,還原區和外焰也縮短了,火焰呈紫藍色,燃燒時伴有響聲,響聲大小與氧氣的壓力有關,氧化焰的溫度高于正常焰。如果使用氧化焰進行切割,將會使切割質量明顯地惡化。
        還原焰是在乙炔過剩的情況下產生的,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;還原區異常的明亮,幾乎和焰芯混為一體;外焰呈黃色。當乙炔過剩太多時,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。
        預熱火焰的能量大小與切割速度、切口質量關系相當密切。隨著被切工件板厚的增大和切割速度的加快,火焰的能量也應隨之增強,但又不能太強,尤其在割厚板時,金屬燃燒產生的反應熱增大,加強了對切割點前沿的預熱能力,這時,過強的預熱火焰將使切口上邊緣嚴重熔化塌邊。太弱的預熱火焰,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。所以說預熱火焰的強弱與切割速度的關系是相互制約的。
        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量。在切割大厚度鋼板時應使用還原焰預熱切割,因為還原焰的火焰比較長,火焰的長度應至少是板厚的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的。在實際生產中,應根據所用割嘴的性能參數、氣體種類及純度、鋼板材質及厚度來調整切割速度。切割速度直接影響到切割過程的穩定性和切割斷面質量。如果想人為地調高切割速度來提高生產效率和用減慢切割速度來最佳地改善切割斷面質量,那是辦不到的,只能使切割斷面質量變差。過快的切割速度會使切割斷面出現凹陷和掛渣等質量缺陷,嚴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、下邊緣產生圓角、切割斷面下半部分出現水沖狀的深溝凹坑等等。
        通過觀察熔渣從切口噴出的特點,可調整到合適的切割速度。
        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。如提高割炬的運行速度,火花束就會向相反的方向偏移,當火花束與切割氧流平行時,就認為該切割速度正常。速度過高時,火花束明顯后偏,見下圖。


         

        3.割嘴與被切工件表面的高度
        在鋼板火焰切割過程中,割嘴到被切工作表面的高度是決定切口質量和切割速度的主要因素之一。不同厚度的鋼板,使用不同參數的割嘴,應調整相應的高度。為保證獲得高質量的切口,割嘴到被割工件表面的高度,在整個切割過程中必須保持基本一致。

         

        9.2 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,材料內部應力的作用將使被切割的工件發生不同程度的彎曲或移位——即熱變形,具體表現是形狀扭曲和切割尺寸偏差。由于材料內部應力不可能平衡和完全消除,所以只能采取一些措施來設法減少熱變形。

         

        9.3 鋼板表面預處理
        鋼板從鋼鐵廠經過一系列的中間環節到達切割車間,在這段時間里,鋼板表面難免產生一層氧化皮。再者,鋼板在軋制過程中也產生一層氧化皮附著在鋼板表面。這些氧化皮熔點高,不容易燃燒和熔化,增加了預熱時間,降低了切割速度;同時經過加熱,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,很有必要對鋼板表面進行除銹預處理。
        常用的方法是拋丸除銹,之后噴漆防銹。即將細小鐵砂用噴丸機噴向鋼板表面,靠鐵砂對鋼板的沖擊力除去氧化皮,再噴上阻燃、導電性好的防銹漆。
        鋼板切割之前的除銹噴漆預處理已成為金屬結構生產中一個不可缺少的環節。

         

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