中国十九冶集团有限公司工业安装分公司 四川省成都市 611730
摘要：影响火焰数控切割质量的因素有很多，主要有氧气纯度、氧气压力、可燃性气体的选择、预热火焰选择、切割速度、割嘴到工件的距离等。通过对实验及现场实际切割参数的整理分析，得出控制切割质量的工艺，以供参考。
关键词：数控火焰切割；切割质量；切割参数
在传统的钢结构生产制造过程中，管理人员比较重视的是装配和焊接的质量。伴随着钢结构应用日渐广泛，质量要求也日趋严格。下料，作为钢结构加工的首道工序，其质量的重要性逐渐被人们所接受。作为下料工序中的重点，火焰数控的切割质量，尤显关键。
一、切割质量的表现形式
火焰数控切割的质量表现形式主要有以下几种：
1、尺寸超差，精度不良。
2、垂直度超差。
3、切割表明质量存在缺陷，如缺棱、锯齿、挂渣等。
二、影响火焰数控切割的质量因素
影响数控火焰切割质量的因素有氧气纯度、氧气压力、可燃性气体的选择、预热火焰选择、切割速度、割嘴到工件的距离等。
氧气的纯度
切割钢材所用氧气必须要有较高的纯度，一般要求≥99.5%。氧气纯度每降低0.5%，钢板的切割速度就要降低10%左右。如果氧气纯度降低0.8%-1%，不仅切割速度下降15%-20%，同时，割缝也随之变宽，切口下端挂渣多并且清理困难，切割断面质量亦明显劣变，气体消耗量也随着增加。显然，这就降低了生产效率和切割质量，生产成本也就明显地增加了（见图1）。
图1 在相同的氧气压力下，氧气纯度对切割时间和氧气消耗量的影响。
2.氧气的压力
氧气压力的稳定性，对切割质量也是至关重要的。氧气压力如果产生波动，将明显劣化切割断面的质量。氧气压力需要根据所使用的割嘴类型、切割的钢板厚度进行调整的。必须注意的是，超出规定数值的氧气压力，并不能提高切割速度，反而使切割断面质量下降，挂渣难清，增加了切割后的加工时间和费用。
图2是国内常用的上海气焊机厂生产的GK1系列快速割嘴的使用参数。
图2 GK1割嘴性能参数表
3.可燃性气体的选择
常用的可燃性气体有乙炔、煤气、天然气、丙烷等。 一般来说，燃烧速度快、燃烧值高的气体适用于薄板切割；燃烧值低、燃烧速度缓慢的可燃性气体更适用于厚板切割，尤其是厚度在200mm以上的钢板，如采用煤气或天然气进行切割，将会得到理想的切割质量，但切割速度会稍微降低一些。
比较而言，乙炔比天然气要贵得多，但由于资源问题，在实际生产中，一般多采用乙炔气体，只是在切割大厚板同时又要求较高的切割质量以及资源充足时，才考虑使用天然气。
4.预热火焰的选择
通过调整氧气和乙炔的比例可以得到三种切割火焰：中性焰（即正常焰），氧化焰，还原焰，见图3。
图3 火焰类型
正常火焰的特征是在其还原区没有自由氧和活性碳，有三个明显的区域，焰芯有鲜明的轮廓（接近于圆柱形），成分是乙炔和氧气，其末端呈均匀的圆形和光亮的外壳，外壳由赤热的碳质点组成，温度达1000℃。还原区处于焰芯之外，与焰芯的明显区别是它的亮度较暗，由乙炔未完全燃烧的产物—氧化碳和氢组成，温度可达3000℃左右。外焰即完全燃烧区，位于还原区之外，它由二氧化碳和水蒸气、氮气组成，其温度在1200~2500℃之间变化。
氧化焰是在氧气过剩的情况下产生的，其焰芯呈圆锥形，长度明显地缩短，轮廓也不清楚，亮度是暗淡的；同样，还原区和外焰也缩短了，火焰呈紫蓝色，燃烧时伴有响声，响声大小与氧气的压力有关，氧化焰的温度高于正常焰。如果使用氧化焰进行切割，将会使切割质量明显地恶化。
还原焰是在乙炔过剩的情况下产生的，其焰芯没有明显的轮廓，其焰芯的末端有绿色的边缘，按照这绿色的边缘来判断有过剩的乙炔；还原区异常的明亮，几乎和焰芯混为一体；外焰呈黄色。当乙炔过剩太多时，开始冒黑烟，这是因为在火焰中乙炔燃烧缺乏必须的氧气造成的。
预热火焰的能量大小与切割速度、切口质量关系相当密切。随着被切工件板厚的增大和切割速度的加快，火焰的能量也应随之增强，但又不能太强，尤其在割厚板时，金属燃烧产生的反应热增大，加强了对切割点前沿的预热能力，这时，过强的预热火焰将使切口上边缘严重熔化塌边。太弱的预热火焰，又会使钢板得不到足够的能量，逼使减低切割速度，甚至造成切割过程中断。所以说预热火焰的强弱与切割速度的关系是相互制约的。
5.切割速度
钢板的切割速度是与钢材在氧气中的燃烧速度相对应的。在实际生产中，应根据所用割嘴的性能参数、气体种类及纯度、钢板材质及厚度来调整切割速度。切割速度直接影响到切割过程的稳定性和切割断面质量。如果想人为地调高切割速度来提高生产效率和用减慢切割速度来最佳地改善切割断面质量，可能适得其反，会使切割断面质量变差。
6．割嘴与被切工件表面的高度
在钢板火焰切割过程中，割嘴到被切工作表面的高度是决定切口质量和切割速度的主要因素之一。不同厚度的钢板，使用不同参数的割嘴，应调整相应的高度。为保证获得高质量的切口，割嘴到被割工件表面的高度，在整个切割过程中必须保持基本一致。
结论:影响火焰数控切割的质量共以上几种因素，这些因素在实际生产过程中，有时会单独存在，有时也会同时出现。通过采取针对性的措施，可以有效提高切割的质量。良好的火焰切割质量，是钢结构制造后续装配和焊接质量的重要保证。
参考文献
1.吴俊涛.数控下料件的误差分析及措施 中国高新技术企业2009（6）：35-36
论文作者:孙文靓
论文发表刊物:《建筑科技》2017年9期
论文发表时间:2017/10/26
标签：氧气论文; 质量论文; 火焰论文; 速度论文; 乙炔论文; 纯度论文; 数控论文; 《建筑科技》2017年9期论文;