气割培训

金属热切割第一章热切割概述1、切割及其分类：2、气体火焰切割：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，使其燃烧并放出热量实现切割的方法。气割除必须使用氧气外，还需使用可燃气体，如乙炔、丙烷（液化石油气）、甲烷（天然气）或氢等。因此，按所用的可燃气体不同分，气体火焰切割有氧-乙炔切割、氧-丙烷切割、氧－甲烷切割和氧－氢切割等。第二章气割氧气切割过程包括下列三个阶段：气割开始时，用预热火焰将起割处的金属预热到燃烧温度（燃点）；向被加热到燃点的金属喷射切割氧，使金属剧烈的燃烧；金属燃烧氧化后生成溶渣和产生反应热，熔渣被切割氧吹除，所产生的热量和预热火焰热量将下层金属加热到燃点，这样继续下去就将金属逐渐的割穿，随着割炬的移动，就切割成所需的形状和尺寸。所以，金属的气割过程是铁在纯氧中的燃烧过程，而不是熔化过程。氧气切割过程是预热－燃烧－吹渣过程。但并不是所有的金属都能满足这个过程的要求，而只有符合下列条件的金属才能进行氧气切割。（1）金属在氧气中的燃烧点应低于熔点，这是氧气切割过程能正常进行的最基本条件。如低碳钢的燃点约为1350℃，而熔点约为1500℃。它完全满足了这个条件，所以低碳钢具有良好的气割条件。随着含碳量的增加，则熔点降低，而燃点即增高，这样使气割不易进行。含碳量为0.7％的碳钢，其燃点和熔点差不多等于1300℃；而含碳量大于0.7％的高碳钢，则由于燃点比熔点高，所以不易切割。铜、铝以及铸铁的燃点比熔点高，所以不能用普通的氧气切割。（2）金属气割时形成氧化物的熔点应低于金属本身的熔点。氧气切割过程产生的金属氧化物的熔点必须低于该金属本身的熔点，同时流动性要好，这样的氧化物能以液体状态从割缝处被吹除。如果氧化物的熔点比金属熔点高，则加热金属表面上的高熔点的氧化物会阻碍下层金属与切割氧流的接触，而使气割发生困难。如高铬或铬镍钢加热时，会形成高熔点（约1990℃）的三氧化二铬（Cr2O3）；铝及铝合金加热则会形成高熔点（2050℃）的三氧化二铝（Al2O3）。所以这些材料不能采用氧气切割方法，而只能使用等离子切割。（3）金属在切割氧射流中燃烧应该是放热反应。在气割过程中这一条件也很重要，因为放热反应的结果是上层金属产生很大的热量，对下层金属起着预热作用。如气割低碳钢时，由金属燃烧所产生的热量约占70％左右，而由预热火焰所供给的热量仅为30％。可见金属燃烧所产生的热量是相当大的，所起的作用也很大；相反，如果金属燃烧是吸热反应，则下层金属得不到预热，气割过程就不能进行。（4）金属的导热性不应该太高。如果金属的导热性太高，则预热火焰及气割过程中氧化所析出的热量会被传导散失，这样气割处温度急剧下降而低于金属的燃点，使气割不能开始或中途停止。由于铜和铝等金属具有较高的导热性，因而会使气割发生困难。（5）金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少。被气割金属中，阻碍气割过程的杂质，如碳、铬以及硅等要少；同时提高钢的可淬性的杂质如钨与钼等也要少。这样才能保证气割过程正常进行，同时气割缝表面也不会产生裂纹等缺陷。金属的氧气切割过程主要取决于上述五个条件。纯铁和低碳钢能满足上述要求，所以能很顺利的进行气割。钢中含碳量增高时，气割过程开始恶化，当含碳量超过0.7％时，必须将割件预热至400～700℃才能进行气割；当含碳量大于1～1.2％时，割件就不能进行正常气割。气割的应用范围及优缺点见表2-1表2-1气割的应用范围及优缺点1、气割用材料气割使用的气体由助燃气体（氧气）和可燃气体（乙炔、液化石油气）两部分组成。可燃气体的种类很多，常用可燃气体的发热量及火焰温度见下表，选用时考虑的因素是：（1）发热量大，燃烧温度高；（2）对氧气的需用量小；（3）爆炸性小，运输方便。1.1氧气1.1.1氧气的性质在常温、常压下氧是气态，其分子式是O2。氧气是一种无色、无味、无毒的气体，在标准状态下（0℃，0.1Mpa）氧气的密度是1.429Kg/m3比空气略重（空气的密度是1.293Kg/m3）。当温度降到－183℃时，氧气由气态变成淡蓝色的液体。当温度降到－218℃时，氧气变成淡蓝色的固体。氧气本身不能燃烧，但能助燃。氧气的化学性质极为活泼，它几乎能与自然界的一切元素（除惰性气体外）相化合，这种化合作用称为氧化反应，剧烈的氧化反应称为燃烧。氧气的化合作用随压力的增大和温度的升高而增强。因此当工业中常用的高压氧气，如果与油脂等易燃物质相接触时，就会发生剧烈的氧化反应而使易燃物自行燃烧，这样的高温和高压作用下，促使氧化反应更加剧烈从而引起爆炸。因此在使用氧气时，切不可使氧气瓶瓶阀、氧气减压器、焊炬、割炬、氧气皮管等粘上油脂。1.1.2对氧气纯度的要求氧气的纯度对气焊与气割的质量、生产率以及氧气本身的消耗量都有直接影响。气焊与气割对氧气的要求是纯度越高越好，氧气纯度越高，工作质量和生产率越高，而氧气的消耗量却大为降低。气焊与气割用的工业氧气一般分为两级，见下表。一般情况下，由氧气厂和氧气站供应的氧气可以满足气焊和气割的要求。对于质量要求较高的气焊应采用一级纯度的氧。气割时，氧气纯度不应低于98.5％。名称一级品二级品氧气（O2）含量（％）≥99.2≥98.5水分（H2O）含量（ml/瓶）≤10≤101.2液化石油气可燃气体的种类：乙炔气、氢气、天然气、和液化石油气等。目前最普遍的是液化石油气，其次是乙炔气。我公司现在使用的是以丙烷成分为主的液化石油气。液化石油气是油田开发或炼油厂裂化石油的副产品，其主要成分是：丙烷、丁烷、丙烯、丁烯和少量乙烷、乙烯、戊烷等碳氢化合物。液化石油气热值高（发热量为88616X103J/m3,乙炔为52668X103J/m3），价格低廉，用它来代替乙炔进行金属切割和焊接，具有较大的经济意义。液化石油气的主要性质如下：1）在常温常压下，组成液化石油气的碳氢化合物以气态存在。如果加上0.8～1.5Mpa的压力，就变成液态，便于装入瓶中储存和运输。工业上一般都使用液态的石油气。液化石油气在气态时，是一种略带臭味的无色气体。在标准状态下，石油气的密度为1.8～2.5Kg/m3，比空气重。2）液化石油气与乙炔一样，也能与空气或氧气构成具有爆炸性的混合气体，但具有爆炸危险的混合比值范围比乙炔小得多。它在空气中的爆炸范围为3.5～16.3％（体积），同时，由于燃点比乙炔高（500℃左右，乙炔为305℃），因此，使用时比乙炔安全。3）液化石油气达到完全燃烧所需的氧气量比乙炔所需的氧气量大。因此，采用液化石油气代替乙炔气后，耗氧量要多些。对割炬的结构也应作相应的改造。4）液化石油气的火焰温度比乙炔的火焰温度低，如液化石油气的主要组成物丙烷在氧气中的燃烧温度为2000～2850℃。因此，用于气割时，金属的预热时间稍长。但其切割质量容易保证，割口光洁，不渗碳，质量比较好。5）在气割过程中，液化石油气在氧气中的燃烧速度比乙炔在氧气中的燃烧速度低，如丙烷的燃烧速度是乙炔的三分之一左右，因此，要求割炬有较大的混合气的喷出截面，以降低流出速度，保证良好的燃烧。目前，国内外已把液化石油气作为一种新的可燃气体，广泛的应用于钢材的气割和低熔点的有色金属焊接中，如黄铜焊接、铝及铝合金的焊接及铅的焊接等。2、气割用设备气割设备主要由割炬、可燃气瓶、氧气瓶、回火防止器、减压阀及其他辅助工具组成。2.1割炬割炬的作用是将可燃气体与氧气混合，形成一定热能和形状的预热火焰，同时在预热火焰中心喷射出切割氧气流，进行氧气切割。常用的割炬分为射吸式和等压式两种其结构分别见图2-1和2-2。图2-1氧乙炔射吸式割炬构造原理图2-1氧乙炔射吸式割炬构造原理图2-2G02型氧乙炔等压式手工割炬低压割炬的工作原理：气割时，先逆时针方向稍微开启预热氧调节阀，再打开乙炔调节阀并立即进行点火，然后增大预热氧流量，使氧气与乙炔在喷嘴内混合后，经过混合气体通道从割嘴喷出产生环形预热火焰，对各件进行预热。待割件预热至燃点时，即逆时针开启切割氧调节阀，此时高速氧气流将割缝处的金属氧化并吹除，随着割炬的不断移动即在割件上形成割缝。割炬必须配用不同型号的割嘴，以适应不同厚度割件的切割。根据结构形式分为组合式（环形）、整体式（梅花形）及精密快速切割用的扩散式割嘴，见图2-3。