1.氣體
(1)氧氣
氧氣是可燃?xì)怏w燃燒時(shí)所必須的,以便為達(dá)到鋼材的點(diǎn)燃溫度提供所需的能量;另外,氧氣是鋼材被預(yù)熱達(dá)到燃點(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(guó)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%,不僅切割速度下降15%-20%,同時(shí),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)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(zhǎng)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(duì)工件的切割質(zhì)量也是至關(guān)重要的。波動(dòng)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(shí)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(shí)間和費(fèi)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(guó)外有些廠家還使用MAPP,即:甲烷+乙烷+丙烷。
一般來(lái)說(shuō),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(huì)得到理想的切割質(zhì)量,只是切割速度會(huì)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(wèn)題,在實(shí)際生產(chǎn)中,一般多采用乙炔氣體,只是在切割大厚板同時(shí)又要求較高的切割質(zhì)量以及資源充足時(shí),才考慮使用天然氣。
(3)火焰的調(diào)整
通過(guò)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,還原焰,正?;鹧娴奶卣魇窃谄溥€原區(qū)沒(méi)有自由氧和活性碳,有三個(gè)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℃。還原區(qū)處于焰芯之外,與焰芯的明顯區(qū)別是它的亮度較暗。還原區(qū)由乙炔未完全燃燒的產(chǎn)物——氧化碳和氫組成,還原區(qū)的溫度可達(dá)3000℃左右。外焰即完全燃燒區(qū),位于還原區(qū)之外,它由二氧化碳和水蒸氣、氮?dú)饨M成,其溫度在1200~2500℃之間變化。
氧化焰是在氧氣過(guò)剩的情況下產(chǎn)生的,其焰芯呈圓錐形,長(zhǎng)度明顯地縮短,輪廓也不清楚,亮度是暗淡的;同樣,還原區(qū)和外焰也縮短了,火焰呈紫藍(lán)色,燃燒時(shí)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(huì)使切割質(zhì)量明顯地惡化。
還原焰是在乙炔過(guò)剩的情況下產(chǎn)生的,其焰芯沒(méi)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(lái)判斷有過(guò)剩的乙炔;還原區(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(guò)剩太多時(shí),開始冒黑煙,這是因?yàn)樵诨鹧嬷幸胰踩紵狈Ρ仨毜难鯕庠斐傻?/P>
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(shí),金屬燃燒產(chǎn)生的反應(yīng)熱增大,加強(qiáng)了對(duì)切割點(diǎn)前沿的預(yù)熱能力,這時(shí),過(guò)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(huì)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(guò)程中斷。所以說(shuō)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(lái)說(shuō),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(shí)應(yīng)使用還原焰預(yù)熱切割,因?yàn)檫€原焰的火焰比較長(zhǎng),火焰的長(zhǎng)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(duì)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、鋼板材質(zhì)及厚度來(lái)調(diào)整切割速度。切割速度直接影響到切割過(guò)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(lái)提高生產(chǎn)效率和用減慢切割速度來(lái)最佳地改善切割斷面質(zhì)量,那是辦不到的,只能使切割斷面質(zhì)量變差。過(guò)快的切割速度會(huì)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(guò)慢的切割速度會(huì)使切口上邊緣熔化塌邊、下邊緣產(chǎn)生圓角、切割斷面下半部分出現(xiàn)水沖狀的深溝凹坑等等。
通過(guò)觀察熔渣從切口噴出的特點(diǎn),可調(diào)整到合適的切割速度。 在正常的火焰切割過(guò)程中,切割氧流相對(duì)垂直的割炬來(lái)說(shuō)稍微偏后一個(gè)角度,其對(duì)應(yīng)的偏移叫后拖量。速度過(guò)低時(shí),沒(méi)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(yùn)行速度,火花束就會(huì)向相反的方向偏移,當(dāng)火花束與切割氧流平行時(shí),就認(rèn)為該切割速度正常。速度過(guò)高時(shí),火花束明顯后偏。
3.割嘴與被切工件表面的高度
在鋼板火焰切割過(guò)程中,割嘴到被切工作表面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,割嘴到被割工件表面的高度,在整個(gè)切割過(guò)程中必須保持基本一致。