理论教育 切割方法分类及工艺特点简介

切割方法分类及工艺特点简介

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:按照金属切割过程中加热方法的不同,目前大致可以把切割方法分为热切割和冷切割,热切割又可分为火焰切割、电弧切割、激光切割三类。电弧温度高,能量集中,能切割的材料种类广泛。激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。

切割方法分类及工艺特点简介

按照金属切割过程中加热方法的不同,目前大致可以把切割方法分为热切割和冷切割,热切割又可分为火焰切割、电弧切割、激光切割三类。本书中不介绍冷切割,后续所提到的“切割”仅指热切割。

1.火焰切割

火焰切割是应用比较早的金属热切割方式,利用氧化铁燃烧过程中产生的高温来切割碳钢类金属,其切割金属厚度从1mm到1.2m不等。按加热气源的不同火焰切割可分为氧乙炔焰切割、氧石油气切割、氧氢切割、氧熔剂切割和氧矛切割五种。

(1)氧乙炔焰切割是利用氧乙炔预热火焰将金属加热到能在纯氧气流中剧烈燃烧,并与氧气化合生成熔渣和放出大量热量的原理,而进行的金属加工工艺。

(2)液化石油气切割的原理与气割相同,不同的是液化石油气的燃烧特性与乙炔气不同,所使用的割炬也有所不同:其扩大了低压氧喷嘴孔径及燃料混合气喷口断面,还扩大了吸管圆柱部分的孔径。

(3)氢氧源切割利用水电解氢氧发生器,用直流电将水电解成氢气和氧气,并使其气体达到恰好完全燃烧(温度可达2800~3000℃)的比例,用其火焰加热金属,之后,外加纯氧气流使金属在氧气中燃烧,从而完成切割的方法。

(4)氧熔剂切割不是单独的切割方法,而是在切割氧流中加入纯铁粉或其他熔剂,利用其燃烧热和废渣作用实现气割,从而提高生产率。

(5)氧矛切割是利用在钢管中通入氧气流对钢件进行切割的方法。切割开始时,将切割处用火焰预热到燃点,然后将钢管一端贴靠在该部位,并在钢管中通入氧气流,使钢管及钢件燃烧实现切割。

2.电弧切割

电弧切割是利用电弧热能熔化切割处的金属,实现切割的方法。电弧温度高,能量集中,能切割的材料种类广泛。几乎所有的金属材料都可以用电弧切割。电弧切割按生成电弧的不同可分为等离子弧切割、碳弧气刨和刨割条切割三种。

(1)等离子弧切割是一种常用的金属和非金属材料切割的工艺方法。其利用高速、高温和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料,将被切割金属熔化并随即吹除,形成狭窄的切口而完成切割。(www.daowen.com)

(2)碳弧气刨是利用碳极电弧的高温,把金属的局部加热到熔化状态,同时用压缩空气的气流把熔化金属吹掉,实现对金属进行切割的一种加工方法。

(3)刨割条的外形与普通焊条相同,是利用药皮在电弧高温下产生的喷射气流,吹除熔化金属,达到刨割的目的。工作时只需交流或直流弧焊机,不用空气压缩机

3.激光切割

激光切割是现代工业生产中比较先进的金属加工方法。其利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件,使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点,同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质,从而实现将工件割开。激光切割按工艺方法不同可分为:激光汽化切割、激光熔化切割和激光氧气切割等。

(1)激光汽化切割利用高能量密度的激光束加热工件,使温度迅速上升,在非常短的时间内达到材料的沸点,材料开始汽化,形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大,蒸气喷出的同时,在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大,所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度

激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料(如纸、布、塑料橡胶等)的切割。

(2)激光熔化切割是用激光加热使金属材料熔化,然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体(Ar、He、N等),依靠气体的强大压力使液态金属排出,形成切口。激光熔化切割不需要使金属完全汽化,所需能量只有汽化切割的1/10。

激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割,如不锈钢、钛、铝及其合金等。

(3)激光氧气切割原理类似于氧乙炔切割,是用激光作为预热热源,用氧气等活性气体作为切割气体,喷吹出的气体一方面与切割金属作用,发生氧化反应,放出大量的氧化热;另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出,在金属中形成切口。由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热,所以激光氧气切割所需要的能量只是熔化切割的1/2,而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。

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