影響切割機切割質(zhì)量的因素探討

龍川

文章編號：2095-6835（2016）13-0096-02

摘 要：主要對影響切割機切割質(zhì)量的因素展開了探討，分別對切割用氣體、切割速度和割嘴高度三方面對切割質(zhì)量的影響作了詳細的闡述和系統(tǒng)的分析，以期能為有關方面提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：切割機；切割質(zhì)量；切割氧；切割速度

中圖分類號：TG481 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.096

隨著現(xiàn)代機械加工業(yè)的發(fā)展和對切割的質(zhì)量、精度要求的不斷提高，切割機的使用也得到了大幅度的提升。當然，對其運作質(zhì)量也會有相應的高要求。因此，為了保障切割機的切割質(zhì)量，我們急需對影響切割機運作的因素進行分析，并做好防范及改進?；诖耍疚木陀绊懬懈顧C切割質(zhì)量的因素進行探討，相信對有關方面能有一定的幫助。

1 切割用氣體對切割質(zhì)量的影響

1.1 切割氧的純度

火焰切割過程，就是利用氣體火焰（預熱火焰）將鋼材表面加熱到燃點，并形成活化狀態(tài)，然后通過高純度、高流速的切割氧，使鋼板中的鐵在氧環(huán)境下充分燃燒生成氧化鐵熔渣，同時放出大量的熱，借助這些燃燒熱和熔渣不斷加熱鋼材的中下層及切口前緣，使之也達到燃點，直至工件的底部；與此同時，利用高速的切割氧流把熔渣吹除，從而形成切口（割縫），將鋼材割開。由此可見，切割氧在鋼板切割過程中，不僅為達到鋼板的燃點提供必需的能量，使鋼材被預熱達到燃點后進行燃燒，還起到了及時吹除熔渣、形成割縫，使成品件與廢料相分離的作用。

在鋼板切割中，一般要求氧氣純度在99.5%以上，才能有效保證切割順利進行，對切割質(zhì)量標準要求較高的氧氣純度需保證在99.7%以上。氧氣純度-時間關系如圖1所示。切割氧純度每下降0.5%，相應的切割速度就需放慢10%左右。氧氣純度不夠，鋼板整個切面不能被完全充分燃燒，不僅會在切割面底層形成不易清除的掛渣，切割面整體粗糙度也將增大，甚至出現(xiàn)明顯的波紋，而且隨著切割速度的降低，割縫也會變寬。這樣就會與事先設定的割縫補償值出現(xiàn)一定的偏離，從而使工件切割尺寸出現(xiàn)較大偏差，直接影響到加工尺寸精度。另外，切割速度下降，氣體消耗量必將增加，不僅降低了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量，也增加了生產(chǎn)成本。因此，保證高純度的切割氧是提高火焰切割質(zhì)量的前提。

1.2 切割火焰的調(diào)整

在火焰切割過程中，通過對氧氣和燃氣（比如乙炔氣等）的不同比例的調(diào)整，可得到3種相應的火焰，即中性焰、氧化焰和還原焰。

中性焰一般被稱為正?；鹧?，其焰芯的成分由氧氣和燃氣組成，接近圓柱形，末端呈均勻的圓形，焰芯的溫度一般可達1 000 ℃以上。還原區(qū)處于焰芯之外，其明顯特征是較焰芯區(qū)亮度暗。還原區(qū)主要是由燃氣未完全燃燒的氧化碳和氫氣組成，其溫度可達到3 000 ℃左右。位于還原區(qū)外的為外焰區(qū)，即完全燃燒區(qū)，主要由燃氣完全燃燒后的二氧化碳、水蒸氣、氮氣組成，其溫度在1 300～2 500 ℃之間。氧化焰是在氧氣過剩的情況下產(chǎn)生的，其焰芯呈圓錐形，長度變短，亮度變暗，同樣還原區(qū)和外焰也縮短，在實際切割過程中火焰呈紫藍色，并且伴有響聲，響聲的大小與氧氣的壓力有關，氧化焰溫度高于中性焰。如果使用氧化焰切割，將嚴重影響到切割面質(zhì)量。還原焰是在氧氣不足、燃氣過剩的情況下產(chǎn)生的切割火焰，其焰芯沒有明顯的輪廓，焰芯的末端邊緣呈淡綠色，依此可判斷燃氣是否過剩。還原區(qū)異常明亮，和焰芯幾乎混為一體，外焰呈黃色。當燃氣過剩太多時，就會冒黑煙，這是燃氣燃燒缺乏必需的氧氣造成的。

由此可見，切割火焰能量的大小與切割質(zhì)量有著密切的聯(lián)系——在正常的切割速度下，切割火焰能量增大，金屬燃燒產(chǎn)生的反應熱就會增大，同樣也增強了切割點前沿的預熱能力。這樣就會使切割上邊緣出現(xiàn)嚴重熔化塌邊。如果切割火焰能量過弱，切割金屬將不能及時充分燃燒，迫使切割速度下降，甚至切割中斷或切割面出現(xiàn)波紋等現(xiàn)象，嚴重影響到切割質(zhì)量。因此，切割火焰調(diào)到最佳中性焰狀態(tài)是獲得良好切割質(zhì)量的有效保證。在實際切割中，可根據(jù)經(jīng)驗通過觀察火焰焰芯、外焰顏色、切割聲響等調(diào)整火焰，以獲得良好的切割效果。

1.3 切割氣體壓力的穩(wěn)定性

如果切割氧壓力太高，不僅會造成浪費，還會使切割件切口變寬，切割面頂部出現(xiàn)有規(guī)則的溝槽和凹坑，底部變得不光滑，難以清渣；如果切割氧壓力太低，切割面會形成較厚的鱗皮，不易清理。乙炔等燃氣壓力太高，則會導致過熱，切割面頂部會形成較大凹槽，也易塌邊；壓力過低，則難以保證切割順利進行。因此，氣壓壓力的調(diào)整需根據(jù)所使用的割嘴類型、切割的鋼板厚度進行相應調(diào)整。如果采用不合乎規(guī)定數(shù)值的氣體壓力，不僅不能提高切割速度，反而還使切割斷面質(zhì)量下降，掛渣難清，增加切割后的修磨加工時間和成本。根據(jù)不同切割工件的厚度、割嘴型號適時對氣體壓力合理調(diào)整，可得到良好的切割質(zhì)量。一般情況下，厚度在50 mm以下的鋼板，氧氣壓力可調(diào)為0.5～0.6 MPa，乙炔壓力0.05～0.06 MPa；厚度大于50 mm小于100 mm的工件，氧氣壓力可調(diào)為0.65～0.7 MPa，乙炔壓力0.07 MPa。氣體壓力可根據(jù)經(jīng)驗及具體切割參數(shù)、介質(zhì)的不同調(diào)整。

2 切割速度對切割質(zhì)量的影響

鋼板的切割速度是與金屬在氧氣中充分燃燒的速度相對應的，切割速度要根據(jù)鋼板材質(zhì)、厚度、氣體質(zhì)量和種類以及使用割嘴的性能參數(shù)調(diào)整。切割速度直接影響到切割的穩(wěn)定性和切割面質(zhì)量——如果速度過快，切割面將會出現(xiàn)凹陷或者掛渣，甚至會出現(xiàn)割不透以及中斷切割過程的現(xiàn)象；而切割速度過慢，切割上邊緣就會塌邊熔化，下邊緣出現(xiàn)圓角等。

一般情況下，切割速度可隨著工件厚度的增大而降低，也可根據(jù)切割氧流量帶出熔渣從割縫中噴出的方向來判斷切割速度是否適中。在正常切割過程中，切割氧流量方向相對于垂直的割炬會有一個稍微偏后的角度，這個角度叫作“后拖量”。在速度過低時，不會產(chǎn)生后拖量，割縫下邊火花束會向切割方向偏移；而當提高切割速度或切割速度過快時，火花束會向與切割相反的方向明顯偏移，后拖量增大；在切割速度適中時，火花束與切割氧流幾乎就會平行。因此，在實際切割中，可以依照火花束的偏移方向調(diào)整不同割嘴、板厚情況下的切割速度，以達到滿意的效果。

3 割嘴高度對切割質(zhì)量的影響

割嘴到工件表面距離（割嘴高度）可根據(jù)工件厚度、預熱火焰長度來確定。一般預熱火焰焰芯離工件表面2～4 mm為宜，割嘴高度過低，會使切割上邊緣發(fā)生塌邊及增碳現(xiàn)象，飛濺時極易堵塞割嘴甚至引起回火；割嘴距離過高，預熱面積增大，工件變形量增大，而且熱損失增加，使預熱火焰對切口前沿的預熱不充分，影響到切割面質(zhì)量，產(chǎn)生難清理的切割渣，同時，進入切口的氧氣純度降低，切割速度降低，導致后拖量和切割寬度增大。因此，合理調(diào)整割嘴高度，對工件加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率起著至關重要的作用。

4 結束語

綜上所述，影響切割質(zhì)量的因素是多方面的，因此，為了保證產(chǎn)品的技術性，獲得良好的切割效果，我們必須在不斷的實踐和探索中，采取有效的措施對影響因素進行控制，以保障切割機的切割質(zhì)量，從而提高生產(chǎn)的效率。

參考文獻

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[2]康碧波.影響數(shù)控火焰切割質(zhì)量因素的分析[J].價值工程，2015（10）.

〔編輯：劉曉芳〕