一、切割

切割是各種板材、型材、管材焊接成品加工過程中的首要步驟，也是保證焊接質(zhì)量的重要工序。常用的切割方法有機(jī)械切割、火焰切割、電弧切割和激光切割等。

(一)機(jī)械切割

機(jī)械切割方法是利用機(jī)械方法將工件切斷。常用的切割機(jī)械主要有剪板機(jī)、弓鋸床、螺紋鋼筋切斷機(jī)、砂輪切割機(jī)等。

(1)剪板機(jī)是借助于運(yùn)動(dòng)的上刀片和固定的下刀片，采用合理的刀片間隙，對(duì)各種厚度的金屬板材施加剪切力，使板材按所需要的尺寸斷裂分離。剪板機(jī)屬于鍛壓機(jī)械的一種，主要用于金屬板材的切斷加工。

(2)弓鋸床是以鋸條為刀具，利用裝有鋸條的弓鋸作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以鋸架繞一支點(diǎn)擺動(dòng)的方式進(jìn)給，鋸切金屬圓料、方料、管料和型材的機(jī)床。該機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，但效率較低。

(3)螺紋鋼筋切斷機(jī)有全自動(dòng)鋼筋切斷機(jī)和半自動(dòng)鋼筋切斷機(jī)之分。目前應(yīng)用較多的是液壓鋼筋切斷機(jī)，適用于各種建筑工地與鋼筋加工。

(4)砂輪切割機(jī)是以平形薄片砂輪切割金屬的工具。廣泛應(yīng)用于建筑、五金、石化及水電安裝等部門，用以切割金屬管、扁鋼、工字鋼、槽鋼、圓鋼等型材。但其生產(chǎn)效率低、加工精度低，安全穩(wěn)定性較差。

(二)火焰切割

火焰切割是利用可燃?xì)怏w在氧氣中劇烈燃燒及被切割金屬燃燒所產(chǎn)生的熱量而實(shí)現(xiàn)連 續(xù)切割的方法。其工作原理是：用氧氣與可燃?xì)怏w混合后燃燒形成的高溫火焰，將被割金屬表面加熱到燃點(diǎn)，然后噴出高速切割氧流，使金屬劇烈氧化燃燒并放出大量熱量，高壓切割氧流同時(shí)將氧化燃燒形成的熔渣從割口間隙中吹除，形成割口，將被割金屬分離。

火焰切割按所使用的燃?xì)夥N類，可分為氧-乙炔火焰切割(俗稱氣割)、氧-丙烷火焰切割、氧-天然氣火焰切割和氧-氫火焰切割。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的是氧-乙炔火焰切割和氧-丙烷火焰切割。

1.氣割金屬需滿足的條件

火焰切割過程包括預(yù)熱→燃燒→吹渣三個(gè)階段，但并不是所有金屬都能滿足該過程的要求，只有符合下列條件的金屬才能進(jìn)行氣割;

(1)金屬在氧氣中的燃燒點(diǎn)應(yīng)低于其熔點(diǎn);

(2)金屬燃燒生成氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于金屬的熔點(diǎn)，且流動(dòng)性要好;

(3)金屬在切割氧流中的燃燒應(yīng)是放熱反應(yīng)，且金屬本身的導(dǎo)熱性要低。

符合上述氣割條件的金屬有純鐵、低碳鋼、中碳鋼、低合金鋼以及鈦。其他常用的金屬材料如鑄鐵、不銹鋼、鋁和銅，由于不滿足此三條件，所以不能應(yīng)用氣割。這些材料常用的切割方法是等離子弧切割。

2.氧-乙炔火焰切割

氧-乙炔火焰的最高溫度可達(dá)3300°C，對(duì)金屬表面的加熱速度較快。采用不同規(guī)格的割炬和割嘴，可以切割不同厚度的低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼。氧-乙炔火焰切割是一種傳統(tǒng)的切割方法，應(yīng)用相當(dāng)廣泛，通常切割厚度的范圍為3?150mm。

氧-乙炔火焰切割由于安全性差，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重和乙炔氣制取成本高等原因，正逐步被氧-丙烷火焰切割所取代。

3.氧-丙烷火焰切割

氧-丙烷火焰切割與氧-乙炔火焰切割相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)丙烷的點(diǎn)火溫度為580℃，大大高于乙炔氣的點(diǎn)火溫度(305℃)，且丙烷在氧氣或空氣中的爆炸范圍比乙炔窄得多，故氧-丙烷火焰切割的安全性大大高于氧-乙塊火焰切割。

(2)丙烷氣是石油煉制過程的副產(chǎn)品，制取容易，成本低廉，且易于液化和灌裝，對(duì)環(huán)境污染小。

(3)氧-丙烷火焰溫度適中，選用合理的切割參數(shù)切割時(shí)，切割面上緣無明顯的燒塌現(xiàn)象，下緣不掛渣。切割面的粗糙度優(yōu)于氧-乙炔火焰切割。

氧-丙烷火焰切割的缺點(diǎn)是火焰溫度比較低，切割預(yù)熱時(shí)間略長，氧氣的消耗量亦高于氧-乙炔火焰切割，但總的切割成本遠(yuǎn)低于氧-乙炔火焰切割。

4.氧-氫火焰切割

氧-氫火焰切割是利用電解水裝置產(chǎn)生的氫-氧混合氣做燃料的一種火焰切割方法。氫-氧焰溫度可達(dá)3000℃，火焰集中，割口表面光潔度高，無燒塌和圓角現(xiàn)象，不結(jié)渣。也可以用于火焰加熱。氧-氫火焰切割具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)成本較低。利用氫-氧焰切割鋼材，燃?xì)赓M(fèi)用僅為乙炔的20%，丙烷的30%?40%，且無須搬運(yùn)和更換氣瓶，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工時(shí)利用率。

(2)安全性好。氫-氧發(fā)生裝置產(chǎn)生的氣體壓力較低，管理要求低，并設(shè)有多級(jí)安全保護(hù)，以確保操作安全性。由于氣體不儲(chǔ)存，即產(chǎn)即用，安全性比鋼瓶燃?xì)庖摺?/p>

(3)環(huán)保。生產(chǎn)過程無污染，氫氧氣燃燒后產(chǎn)物為水，無毒、無味、無煙，給工人一個(gè)清爽的工作環(huán)境。

5.氧熔劑切割

氧熔劑切割是在切割氧流中加入純鐵粉或其他熔劑，利用它們的燃燒熱和廢渣作用實(shí)現(xiàn)氣割的方法。此種切割方法煙塵少，切斷面無雜質(zhì)，可用來切割不銹鋼等。

(三)電弧切割

電弧切割按生成電弧的不同可分為等離子弧切割和碳弧氣割。

1.等離子弧切割

等離子弧切割是一種常用的切割金屬和非金屬材料的工藝方法。等離子弧切割的機(jī)理 與氧-燃?xì)馇懈钣兄举|(zhì)上的差別。它是利用高速、高溫和高能的等離子氣流來加熱和熔化被切割材料，并借助內(nèi)部的或者外部的高速氣流或水流將熔化材料排開，直至等離子氣流束穿透背面而形成割口。

等離子弧弧區(qū)內(nèi)的氣體完全電離，能量高度集中，能量密度很大，可達(dá)105?106W/cm2，電弧溫度可高達(dá)24000K以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過所有金屬以及非金屬的熔點(diǎn)。因此，等離子弧切割過程不是依靠氧化反應(yīng)，而是靠熔化來切割材料，因而比氧-燃?xì)馇懈畹倪m用范圍大得多，能夠切割絕大部分金屬和非金屬材料，如不銹鋼、高合金鋼、鑄鐵、鋁、銅、鎢、 鑰、陶瓷、水泥、耐火材料等。最大切割厚度可達(dá)300mm。

2.碳弧氣割

碳弧氣割是利用碳極電弧的高溫，把金屬局部加熱到熔化狀態(tài)，同時(shí)用壓縮空氣的氣流把熔化金屬吹掉，從而達(dá)到對(duì)金屬進(jìn)行切割的一種加工方法。利用該方法也可在金屬上加工溝槽。電弧切割的適用范圍及特點(diǎn)為：

(1)在清除焊縫缺陷和清理焊根時(shí)，能在電弧下清楚地觀察到缺陷的形狀和深度，生產(chǎn)效率高。

(2)可用來加工焊縫坡口，特別適用于開U形坡口。

(3)使用方便，操作靈活。

(4)可進(jìn)行全位置操作?？梢郧謇龛T件的毛邊、飛刺、澆鑄冒口及鑄件中的缺陷。

(5)加工多種不能用氣割加工的金屬，如鑄鐵、高合金鋼、銅和鋁及其合金等，但對(duì)有耐腐蝕要求的不銹鋼一般不采用此種方法切割。

(6)設(shè)備、工具簡(jiǎn)單，操作使用安全。

(7)碳弧氣割可能產(chǎn)生的缺陷有夾碳、粘渣、銅斑、割槽尺寸和形狀不規(guī)則等。

(四)激光切割

激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束熔化或氣化被割材料，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，并使激光束移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的無接觸切割方法。激光切割可分為激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧氣切割和激光劃片與控制斷裂四類。

激光切割與其他熱切割方法相比較，主要特點(diǎn)有切口寬度小(如0.1mm左右)、切割精度高、切割速度快、質(zhì)量好，并可切割多種材料(金屬、非金屬、金屬基和非金屬基復(fù)合材料、皮革、木材及纖維等)。激光切割由于受激光器功率和設(shè)備體積的限制，只能切割中、小厚度的板材和管材，而且隨著工件厚度的增加，切割速度明顯下降。此外，激光切割設(shè)備費(fèi)用髙，一次性投資大。

(五)幾種常用的切割設(shè)備

1.小車式切割機(jī)

小車式切割機(jī)是切割行業(yè)傳統(tǒng)的板材下料設(shè)備，由于操作簡(jiǎn)便、使用靈活等特點(diǎn)，在各行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，多用于火焰切割和等離子切割。

2.門式數(shù)控切割機(jī)

我國門式數(shù)控切割機(jī)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展很快，國內(nèi)仿形切割仍以門式數(shù)控切割機(jī)為主，只有這種數(shù)控切割方式才能有效地保證切割過程中的工序完全自動(dòng)化。目前這類切割機(jī)仍以火焰式和普通等離子式切割機(jī)為主，大型水下等離子切割，精細(xì)等離子切割，激光切割等先進(jìn)切割技術(shù)已開始應(yīng)用在門式數(shù)控切割機(jī)中。

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