淺析金屬熱切割的質(zhì)量與工藝分析

張斯翔 樂良

摘 要：通過對(duì)金屬切割的介紹，概括了金屬切割的不同方案，對(duì)比其不同之處，對(duì)其金屬熱切割進(jìn)行的詳細(xì)的介紹，以此為切割的質(zhì)量和工藝的提升奠定良好的基礎(chǔ)，有效地降低其安全隱患，避免更多地安全事故的發(fā)生，擴(kuò)寬金屬熱切割的應(yīng)用領(lǐng)域，讓其發(fā)揮更大的作用。

關(guān)鍵詞：金屬切割;火焰切割;質(zhì)量;工藝

前言

隨著現(xiàn)代科學(xué)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)于金屬熱切割的需求不斷提升，其所用的金屬切割的工藝和質(zhì)量也在不斷地的提高，其中，對(duì)于金屬熱切割的質(zhì)量與工藝成為研究的熱點(diǎn)。現(xiàn)在的金屬熱切割主要分為火焰切割、等離子切割和激光切割，三者之間各有特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，主要根據(jù)使用的環(huán)境、材料、成本等因素來考慮，對(duì)其金屬熱切割的質(zhì)量和工藝的分析顯得尤為重要[1]。

1.金屬切割的不同方案分析

通過對(duì)金屬切割文獻(xiàn)資料的搜集與整理，可以將金屬切割概括為3類，分別是火焰切割、等離子切割和激光切割，現(xiàn)將三種方法進(jìn)行闡述如下：

（1）火焰切割

火焰切割屬于是一種比較傳統(tǒng)的切割方式，主要是利用具有一定壓力的氧-燃?xì)猓瑢?duì)被切割金屬材料進(jìn)行加熱至熔融狀態(tài)，并將熔渣吹掉，形成裂縫，達(dá)到切割金屬的目的。該切割方式具有切割速度慢，成本低，操作簡(jiǎn)單，切割變形大的特點(diǎn)，很難適應(yīng)高精度的需要，主要用于切割碳鋼和低合金鋼。

（2）等離子切割

等離子切割技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，經(jīng)過多年的發(fā)展逐漸成熟起來，等離子切割的原理是利用高溫、高速的等離子使被切割金屬的局部溫度達(dá)到金屬的熔點(diǎn)，利用其速度達(dá)到切割的目的，可以切割碳鋼、不銹鋼和鋁合金等有色金屬。普通等離子切割的厚度可以達(dá)到6-20mm的碳鋼，其切割速度可以超過火焰切割的5-6倍，并且切割不需要預(yù)熱，穿孔時(shí)間短，切割變形小和運(yùn)行成本低的特點(diǎn)[2]。

（3）激光切割

激光切割技術(shù)也是最近幾年興起的，在汽車模具和鈑金制造得到廣泛地應(yīng)用，主要是通過光纖激光將金屬的局部區(qū)域升溫至熔融狀態(tài)，在依靠高壓氣體將熔融的金屬吹走，從而實(shí)現(xiàn)了金屬的切割，并具有切割速度快、生產(chǎn)率高、切割質(zhì)量好的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于鈑金加工、軍工和工程機(jī)械等行業(yè)[3]。

2.金屬熱切割的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用

對(duì)于金屬熱切割中，火焰切割是指氣割，不是熔割。氣割主要有氣瓶、減壓表、膠管和割炬構(gòu)成，現(xiàn)以氣割為代表，分析金屬熱切割的原理和特點(diǎn)，以此在各個(gè)行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)可以歸納總結(jié)如下：

（1）金屬熱切割的原理

在金屬熱切割的過程中，有必要對(duì)金屬熱切割的原理進(jìn)行分析，氣割是利用氣體火焰的熱量，將刻件待切割處附近預(yù)熱到一定溫度后，噴出高選我氣流俊其燃燒，以實(shí)現(xiàn)金屬氣割的方法。氧氣的切割過程是先預(yù)熱，再燃燒，最后通過氣體吹走熔渣，其實(shí)質(zhì)是切割材料在純氧中的燃燒過程[4]。

（2）金屬熱切割的特點(diǎn)及應(yīng)用

金屬熱切割在氣割過程中，氣割具有很多優(yōu)良的特點(diǎn)，大致總結(jié)如下：第一，氣割金屬材料的速度比其他機(jī)械切割的效率要高很多，并且切割的成本相對(duì)較低，尤其是不規(guī)則復(fù)雜的圖形;第二，氣割設(shè)備的總投資相對(duì)較小，操作也比較簡(jiǎn)單，比機(jī)械切割小很多，不容易受工作環(huán)境的限制，攜帶方便，多用于野外作業(yè)[5]。但是也存在一定的不足和缺陷，例如：由于操作簡(jiǎn)單，沒有精度可言，無法保證切割的尺寸要求，另外，在切割過程中容易產(chǎn)生高溫的熔渣，存在火災(zāi)的隱患。針對(duì)金屬熱切割的特點(diǎn)，該工藝主要應(yīng)用于各種碳鋼和低合金鋼的切割，厚度可以達(dá)到300mm。

（3）氣割應(yīng)具備的條件

為了實(shí)現(xiàn)金屬熱切割的正常作業(yè)，有必要對(duì)其實(shí)現(xiàn)的條件進(jìn)行分析，現(xiàn)總結(jié)如下：第一，被切割的金屬在氧氣燃燒的燃點(diǎn)應(yīng)低于自身的熔點(diǎn)，以此能夠?qū)崿F(xiàn)被切割金屬實(shí)現(xiàn)熔化;第二，被切割的金屬在氣割過程中，通過燃燒形成的氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于金屬本身的熔點(diǎn)，以便熔渣能夠被吹走;第三，被切割的金屬在氣割的氧流中，在燃燒時(shí)發(fā)生的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng);第四，被切割的金屬材料的導(dǎo)熱性不能太高，避免全部的金屬材料出現(xiàn)高溫，是材料的金相發(fā)生改變，影響其性能;第五，被切割的金屬材料，自身的純度要高，盡可能出現(xiàn)較少的雜質(zhì)。氣割主要在低碳鋼、低合金鋼方面得到極大的應(yīng)用。

（4）氣割的壓力和切割速度

通過上述分析，氣割的壓力，主要與被切割材料的厚度、割嘴型號(hào)、氧氣純度等因素相關(guān)。當(dāng)氣割切割1-3mm的碳鋼時(shí)，宜選用較小的割嘴號(hào)碼，氧氣壓力也要調(diào)到合適為佳。另外氧氣的純度直接關(guān)系到切割速度的快慢，氧氣的消耗量，切口質(zhì)量與工藝的好壞。

其切割速度主要取決于割件的厚度和割嘴形狀，隨著厚度的增大，切割的速度降低。切割速度不能太快或太慢，否則會(huì)產(chǎn)生后拖量和割不透。氣割速度的正確與否，主要根據(jù)割縫的后拖量來判斷。割嘴與被切割材料的傾斜角主要有割件的厚度來定，最后切割完成后，其切口的表面應(yīng)該光滑干凈，割紋要粗細(xì)一致，并且刮渣少，容易打磨掉。

3.總結(jié)

為了保證金屬熱切割能夠穩(wěn)定、安全、有序的發(fā)揮作用，完成特定的功能，對(duì)其質(zhì)量和工藝的分析是非常有必要的。由于中國(guó)制造業(yè)的不斷發(fā)展，勢(shì)必對(duì)氣割的需求也在不斷的提高，其工藝和質(zhì)量的好壞直接決定著應(yīng)用的深度與寬度，因此有必要對(duì)金屬熱切割的質(zhì)量和工藝進(jìn)行總結(jié)，并分析其優(yōu)點(diǎn)與不足，降低其存在的不足，以提高金屬熱切割的效率和作用。

參考文獻(xiàn)

[1]崔向群.基于嵌入式的中厚板等離子切割機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（09）：73-74.

[2]倪振興，周杰，賈明明，費(fèi)永云.激光坡口切割技術(shù)應(yīng)用與研究[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2021，56（02）：113-115.

[3]張雪，尹鐵，楊嵩.氧氣汽油火焰切割機(jī)理與試驗(yàn)[J/OL].熱加工工藝，2021（11）：147-150+153[2021-05-20].https：//doi.org/10.14158/j.cnki. 1001- 3814.20200903.

[4]董超，趙穎.數(shù)控等離子切割與火焰切割綜合分析[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2020（12）：25-26+31.

[5]張琦，李凌.超快激光切割金屬材料中快速相變的數(shù)值模擬[J].上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，42（05）：441-447.

作者簡(jiǎn)介：

張斯翔 男，四川省成都市新津區(qū)，1987年7月，大專（在讀），氣焊工技師