气割的基本原理

一、基本原理和应用范围气割是利用气体火焰的热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使金属燃烧并放出热量而实现切割的方法。低碳钢的气割过程有三个阶段：（1）预热气割开始时，利用氧乙炔焰或氧丙烷焰将工件切割处预热到能发生剧烈氧化的温度。（2）燃烧喷出高速切割氧流，使已预热的金属燃烧，生成氧化物。（3）熔化与吹除金属燃烧生成的氧化物以及与反应表面毗邻的一部分金属被燃烧热熔化后，再被气流吹掉，完成切割过程。燃烧热和预热火焰同时将邻近的金属预热到所需温度。整个气割过程中，被熔化的金属约占熔渣的总量的30%或更多。可以气割的金属应符合下述条件：1）金属氧化物的熔点应低于金属熔点。下列表是一些常用的金属及其氧化物的熔点。金属名称金属熔点℃金属氧化物熔点℃纯铁15381370－1565低碳钢15001370－1565高碳钢1300－14001370－1565铸铁约12001370－1565紫铜10831236黄铜850－9001236锡青铜850－9001236铝6582050锌4191800铬15501990镍145219902）金属与氧气燃烧能放出大量的热，而且金属本身的导热性要低。符合上述气割条件的金属有纯铁、低碳钢、中碳钢和低合金钢以及钛等。其它常用的金属如铸铁、不锈钢、铝和铜等，必须采用特殊的氧燃气切割方法或熔化方法切割。二、气割设备1．手工割炬同焊炬一样，割炬也有射吸式和等压式两种。乙炔是靠预热火焰的氧气射入射吸管而被吸入射吸管内。这种割炬适用于低压或中压乙炔。割嘴结构有环形（组合式）和梅花形（整体式）两种，待压式割炬只适用于中压乙炔。目前用得多的也是射吸式割炬。2．半自动气割机半自动气割机在我国应用广泛。常用GC1－30型半自动气割机。可进行直线和直径大于200mm的圆周、斜面、V形坡口等形状的气割。3．自动气割机现在国外已广泛使用数控气割机。我国已能自行设计和制造光电跟踪气割机和数控气割机，并已在生产中使用。二、气割的基本原理氧气切割是利用预热火焰将被切割的金属预热到燃点(即该金属在氧气中能剧烈燃烧的温度)，再向此处喷射高纯度、高速度的氧气流，使金属燃烧形成金属氧化物——熔渣。金属燃烧时放出大量的热能使熔渣熔化，且由高速氧气流吹掉，与此同时，燃烧热和预热火焰又进一步加热下层金属，使之达到燃点，并自行燃烧。这种预热一燃烧一去渣的过程重复进行，即形成切口，移动割炬就把金属逐渐割开，这就是气割过程的基本原理。由此可见，金属的气割过程实质上是金属在纯氧中燃烧的过程。并不是所有的金属都能气割，只有需要切割的金属材料具备以下条件才能实现气割。(1)能同氧发生剧烈的氧化反应，并放出足够的热量，以保证把切口前缘的金属层迅速地加热到燃烧点。(2)金属的热导率不能太高，即导热性应较差，否则气割过程的热量将迅速散失，使切割不能开始或被中断。(3)金属的燃烧点应低于熔点，否则金属的切割将成为熔割过程。(4)金属的熔点应高于燃烧生成氧化物的熔点，否则高熔点的氧化物膜会使金属和气割氧隔开，造成燃烧过程中断。(5)生成的氧化物应该易于流动，否则切割时生成的氧化物熔渣本身不被氧气流吹走，而妨碍切割进行。普通碳钢和低合金钢符合上述条件，气割性能较好；高碳钢及含有易淬硬元素(如铬、钼、钨、锰等)的中合金和高合金钢，可气割性较差。不锈钢含有较多的铬和镍，易形成高熔点的氧化膜(如Cr2O3)，铸铁的熔点低，铜和铝的导热性好(铝的氧化物熔点高)，它们属于难于气割或不能气割的金属材料