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氣割是利用氣體火焰的能量將金屬分離的一種加工方法,是生產中鋼材分離的重要手段。
氣割原理及條件
1.氣割的原理和過程
氣割是利用氣體火焰的熱能,將工件切割處預熱到燃燒溫度后,噴出高速切割氧流,使其燃燒并放出熱量,從而實現切割的方法。氧氣切割過程包括下列三個階段:
(1)氣割開始時,用預熱火焰將起割處的金屬預熱到燃燒溫度(燃點)。
(2)向被加熱到燃點的金屬噴射切割氧,使金屬劇烈地燃燒。
(3)金屬燃燒氧化后生成熔渣和產生反應熱,熔渣被切割氧吹除,所產生的熱量和預熱火焰熱量將下層金屬加熱到燃點,這樣繼續下去就將金屬逐漸地割穿,隨著割炬的移動,就切割成所需的形狀和尺寸。
因此,氧氣切割過程是預熱一燃燒一吹渣過程,其實質是鐵在純氧中的燃燒過程,而不是融化的過程。
2.氣割的條件
金屬進行氧氣切割需符合下列條件:
(1)金屬在氧氣中的燃點應低于熔點,這是氧氣切割過程能正常進行的最基本條件。否則金屬在燃燒之前已熔化就不能實現正常的切割過程。
(2)金屬氣割時形成氧化物的熔點應低于金屬本身的熔點。氧氣切割過程產生的金屬氧化物的熔點必須低于該金屬本身的熔點,同時流動性要好,這樣的氧化物才能以液體狀態從切口處被吹除。
(3)金屬在切割氧流中燃燒應該是放熱反應。因為放熱反應的結果是上層金屬燃燒產生很大的熱量,對下層金屬起著預熱作用。如氣割低碳鋼時,由金屬燃燒所產生的熱量約占70%,而由預熱火焰所供給的熱量僅為30%。否則,如果金屬燃燒是吸熱反應,則下層金屬得不到預熱,氣割過程就不能進行。
(4)金屬的導熱性不應太高。如果被切割金屬的導熱性太高,則預熱火焰及氣割過程中氧化所析出的熱量會被傳導散失,這樣氣割處溫度急劇下降而低于金屬的燃點,將使氣割不能開始或中途停止。
(5)金屬中阻礙氣割過程和提高鋼的可濟性的雜質要少。被氣割金屬中,阻礙氣割過程的雜質,如碳、鉻、硅等要少,同時提高鋼的可濟性的雜質,如鴿、鑰等也要少。這樣才能保證氣割過程正常進行,同時氣割切口表面也不會產生裂紋等缺陷。
金屬的氧氣切割過程主要取決于上述五個條件。低碳鋼、低合金鋼能滿足上述要求,所以能很順利地進行氣割。
碳鋼的氣割性能與含碳量有關,鋼的含碳量增加,熔點降低,燃點升高,氣割性能變差。當含碳量超過0.7%時,必須將割件預熱至400~700℃才能進行氣割;當含碳量大于1%~1.2%時,割件就不能進行正常氣割。
目前,鑄鐵、高鉻鋼、鉻鎳鋼、銅、鋁及其合金因不符合氣割條件,均采用等離子切割。