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安裝工程精講班講義：切割及其分類介紹

第二章 安裝工程施工技術

切割

切割是將各種板材、型材、管材焊接成品加工過程中的首要步驟，也是保證焊接質量的重要工序。一般可以把切割方法分為機械切割、火焰切割、電弧切割和冷切割四大類。

(一)機械切割

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

(二)火焰切割

火焰切割是利用可燃氣體在氧氣中劇烈燃燒及被切割金屬燃燒所產生的熱量而實現連續切割的方法。其工作原理是：用氧氣與可燃氣體混合后燃燒形成的高溫火焰，將被割金屬表面加熱到燃點，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，高壓切割氧流同時將氧化燃燒形成的熔渣從割口間隙中吹除，形成切口，將被割金屬分離。可燃氣體與氧氣的混合及切割氧的噴射是利用割炬來完成的。

氧-燃氣火焰切割按所使用的燃氣種類，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。實際生產中應用最廣的是氧-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熱 燃燒 吹渣三個階段，但并不是所有金屬都能滿足這個過程的要求，只有符合下列條件的金屬才能進行氧氣切割：

(1)金屬在氧氣中的燃燒點應低于其熔點;

(2)金屬燃燒生成氧化物的熔點應低于金屬熔點，且流動性要好;

(3)金屬在切割氧流中的燃燒應是放熱反應，且金屬本身的導熱性要低。

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。其它常用的金屬材料如鑄鐵、不銹鋼、鋁和銅等由于不滿足此三條件，所以不能應用氧氣切割，這些材料目前常用的切割方法是等離子弧切割。

2. 氧-乙炔火焰切割

3. 氧-丙烷火焰切割

氧-丙烷火焰切割與氧-炔焰切割相比具有以下優點：

(1)丙烷的點火溫度為580℃，大大高于乙炔氣的點火溫度(305℃)，且丙烷在空氣中或在氧氣中的爆炸范圍比乙炔窄得多，故氧-丙烷切割的安全性大大高于氧-炔焰切割。

(2)丙烷氣是石油煉制過程的副產品，制取容易，成本低廉，且易于液化和灌裝，對環境污染小。

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

氧-丙烷切割的缺點是火焰溫度比較低，切割預熱時間略長于氧-炔焰切割。氧氣的消耗量亦高于氧-炔焰切割，但總的切割成本遠低于氧-炔焰切割。

4. 氧-氫火焰切割

氧-氫火焰切割是利用水電解產生的氫-氧混合氣做燃料來替代乙炔、丙烷等切割氣體的一種火焰切割方法。

利用電解水氫-氧發生裝置，用直流電將水電解成氫氣和氧氣，輸出的氫氧混合氣比例恰好完全燃燒，火焰溫度可達℃，火焰集中，割口表面光潔度高，無燒塌和圓角現象，不結渣。也可以用于火焰加熱。氧-氫火焰切割具有以下優點：

(1)成本較低。

(2)安全性好。

(3)環保。

5. 氧熔劑切割

(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金屬和非金屬材料切割的工藝方法。等離子弧切割的機理與氧-燃氣切割有著本質上的差別。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。

等離子弧弧區內的氣體完全電離，能量高度集中，能量密度很大，可達10~10W/cm2，電弧溫度可高達0～0K，遠遠超過所有金屬以及非金屬的熔點。因此，等離子弧切割過程不是依靠氧化反應，而是靠熔化來切割材料，因而比氧-燃氣切割的適用范圍大得多，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、鉬、和陶瓷、水泥、耐火材料等。最大切割厚度可達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，同時用壓縮空氣的氣流把熔化金屬吹掉，從而達到對金屬進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。目前，這種切割金屬的的方法在金屬結構制造部門得到廣泛應用。

電弧切割的適用范圍及特點為：

(1)在清除焊縫缺陷和清理焊根時，能在電弧下清楚地觀察到缺陷的形狀和深度，生產效率高，同時可對缺陷進行修復。

(2)可用來加工焊縫坡口，特別適用于開U型坡口。

(3)使用方便，操作靈活。

(4)可進行全位置操作。可以清理鑄件的毛邊、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，但對有耐腐蝕要求的不銹鋼一般不采用此種方法切割。

(6)設備、工具簡單，操作使用安全。

(7)碳弧氣割可能產生的缺陷有夾碳、粘渣、銅斑、割槽尺寸和形狀不規則等。

(四)冷切割

1.激光切割

激光切割是利用高能量密度的激光束熔化或氣化被割材料，并使激光束移動而實現的無接觸切割方法。其切割特點有：切口寬度小、切割精度高和切割速度快，并可切割多種材料(金屬與非金屬)等優點，但切割大厚板時有困難。隨著大功率激光源的改進，將會使其成為今后切割技術的發展趨勢。

2.水射流切割

水射流切割是利用高壓換能泵產生出200～400MPa高壓水的水束動能，來實現材料的切割。其特點為：切割時幾乎不產生熱量，因而不會造成加工對象材料性質的變化，特別適用熱敏的貴金屬加工;切縫窄且表面光滑;切割用水及磨料來源充足;無塵埃、無公害;在易燃易爆場合使用安全等。

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