影響切割機(jī)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(jī)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(xì)的闡述和系統(tǒng)的分析，以期能為有關(guān)方面提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：切割機(jī)；切割質(zhì)量；切割氧；切割速度

中圖分類號：TG481 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.096

隨著現(xiàn)代機(jī)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(jī)的使用也得到了大幅度的提升。當(dāng)然，對其運(yùn)作質(zhì)量也會(huì)有相應(yīng)的高要求。因此，為了保障切割機(jī)的切割質(zhì)量，我們急需對影響切割機(jī)運(yùn)作的因素進(jìn)行分析，并做好防范及改進(jìn)?；诖?，本文就影響切割機(jī)切割質(zhì)量的因素進(jìn)行探討，相信對有關(guān)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(yù)熱火焰）將鋼材表面加熱到燃點(diǎn)，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(shí)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(dá)到燃點(diǎn)，直至工件的底部；與此同時(shí)，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(dá)到鋼板的燃點(diǎn)提供必需的能量，使鋼材被預(yù)熱達(dá)到燃點(diǎn)后進(jìn)行燃燒，還起到了及時(shí)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(jìn)行，對切割質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求較高的氧氣純度需保證在99.7%以上。氧氣純度-時(shí)間關(guān)系如圖1所示。切割氧純度每下降0.5%，相應(yīng)的切割速度就需放慢10%左右。氧氣純度不夠，鋼板整個(gè)切面不能被完全充分燃燒，不僅會(huì)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(huì)變寬。這樣就會(huì)與事先設(shè)定的割縫補(bǔ)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?xì)猓ū热缫胰矚獾龋┑牟煌壤恼{(diào)整，可得到3種相應(yīng)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?xì)饨M成，接近圓柱形，末端呈均勻的圓形，焰芯的溫度一般可達(dá)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?xì)馕赐耆紵难趸己蜌錃饨M成，其溫度可達(dá)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?xì)馔耆紵蟮亩趸肌⑺魵?、氮?dú)饨M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(shí)際切割過程中火焰呈紫藍(lán)色，并且伴有響聲，響聲的大小與氧氣的壓力有關(guān)，氧化焰溫度高于中性焰。如果使用氧化焰切割，將嚴(yán)重影響到切割面質(zhì)量。還原焰是在氧氣不足、燃?xì)膺^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?xì)馐欠襁^剩。還原區(qū)異常明亮，和焰芯幾乎混為一體，外焰呈黃色。當(dāng)燃?xì)膺^剩太多時(shí)，就會(huì)冒黑煙，這是燃?xì)馊紵狈Ρ匦璧难鯕庠斐傻摹?/p>

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(yīng)熱就會(huì)增大，同樣也增強(qiáng)了切割點(diǎn)前沿的預(yù)熱能力。這樣就會(huì)使切割上邊緣出現(xiàn)嚴(yán)重熔化塌邊。如果切割火焰能量過弱，切割金屬將不能及時(shí)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(yán)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(shí)際切割中，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(huì)造成浪費(fèi)，還會(huì)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(huì)形成較厚的鱗皮，不易清理。乙炔等燃?xì)鈮毫μ?，則會(huì)導(dǎo)致過熱，切割面頂部會(huì)形成較大凹槽，也易塌邊；壓力過低，則難以保證切割順利進(jìn)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(jìn)行相應(yīng)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(shí)間和成本。根據(jù)不同切割工件的厚度、割嘴型號適時(shí)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(yàn)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(yīng)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(huì)出現(xiàn)凹陷或者掛渣，甚至?xí)霈F(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(huì)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(huì)有一個(gè)稍微偏后的角度，這個(gè)角度叫作“后拖量”。在速度過低時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生后拖量，割縫下邊火花束會(huì)向切割方向偏移；而當(dāng)提高切割速度或切割速度過快時(shí)，火花束會(huì)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(shí)，火花束與切割氧流幾乎就會(huì)平行。因此，在實(shí)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(dá)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(yù)熱火焰長度來確定。一般預(yù)熱火焰焰芯離工件表面2～4 mm為宜，割嘴高度過低，會(huì)使切割上邊緣發(fā)生塌邊及增碳現(xiàn)象，飛濺時(shí)極易堵塞割嘴甚至引起回火；割嘴距離過高，預(yù)熱面積增大，工件變形量增大，而且熱損失增加，使預(yù)熱火焰對切口前沿的預(yù)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(shí)，進(jìn)入切口的氧氣純度降低，切割速度降低，導(dǎo)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(guān)重要的作用。

4 結(jié)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(shù)性，獲得良好的切割效果，我們必須在不斷的實(shí)踐和探索中，采取有效的措施對影響因素進(jìn)行控制，以保障切割機(jī)的切割質(zhì)量，從而提高生產(chǎn)的效率。

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〔編輯：劉曉芳〕