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安装工程精讲班讲义：切割及其分类介绍

第二章 安装工程施工技术

切割

切割是将各种板材、型材、管材焊接成品加工过程中的首要步骤，也是保证焊接质量的重要工序。一般可以把切割方法分为机械切割、火焰切割、电弧切割和冷切割四大类。

(一)机械切割

机械切割方法是利用机械方法将工件切断。常用的切割机械主要有剪板机、弓锯床、螺纹钢筋切断机、砂轮切割机等。

(二)火焰切割

火焰切割是利用可燃气体在氧气中剧烈燃烧及被切割金属燃烧所产生的热量而实现连续切割的方法。其工作原理是：用氧气与可燃气体混合后燃烧形成的高温火焰，将被割金属表面加热到燃点，然后喷出高速切割氧流，使金属剧烈氧化燃烧并放出大量热量，高压切割氧流同时将氧化燃烧形成的熔渣从割口间隙中吹除，形成切口，将被割金属分离。可燃气体与氧气的混合及切割氧的喷射是利用割炬来完成的。

氧-燃气火焰切割按所使用的燃气种类，可分为氧-乙炔火焰切割(俗称气割)、氧-丙烷火焰切割、氧-天然气火焰切割和氧-氢火焰切割。实际生产中应用最广的是氧-乙炔火焰切割和氧-丙烷火焰切割。

1. 气割金属需满足的条件

火焰切割过程包括预热 燃烧 吹渣三个阶段，但并不是所有金属都能满足这个过程的要求，只有符合下列条件的金属才能进行氧气切割：

(1)金属在氧气中的燃烧点应低于其熔点;

(2)金属燃烧生成氧化物的熔点应低于金属熔点，且流动性要好;

(3)金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应，且金属本身的导热性要低。

符合上述气割条件的金属有纯铁、低碳钢、中碳钢、低合金钢以及钛。其它常用的金属材料如铸铁、不锈钢、铝和铜等由于不满足此三条件，所以不能应用氧气切割，这些材料目前常用的切割方法是等离子弧切割。

2. 氧-乙炔火焰切割

3. 氧-丙烷火焰切割

氧-丙烷火焰切割与氧-炔焰切割相比具有以下优点：

(1)丙烷的点火温度为580℃，大大高于乙炔气的点火温度(305℃)，且丙烷在空气中或在氧气中的爆炸范围比乙炔窄得多，故氧-丙烷切割的安全性大大高于氧-炔焰切割。

(2)丙烷气是石油炼制过程的副产品，制取容易，成本低廉，且易于液化和灌装，对环境污染小。

(3)氧-丙烷火焰温度适中，选用合理的切割参数切割时，切割面上缘无明显的烧塌现象，下缘不挂渣。切割面的粗糙度优于氧-炔焰切割。

氧-丙烷切割的缺点是火焰温度比较低，切割预热时间略长于氧-炔焰切割。氧气的消耗量亦高于氧-炔焰切割，但总的切割成本远低于氧-炔焰切割。

4. 氧-氢火焰切割

氧-氢火焰切割是利用水电解产生的氢-氧混合气做燃料来替代乙炔、丙烷等切割气体的一种火焰切割方法。

利用电解水氢-氧发生装置，用直流电将水电解成氢气和氧气，输出的氢氧混合气比例恰好完全燃烧，火焰温度可达℃，火焰集中，割口表面光洁度高，无烧塌和圆角现象，不结渣。也可以用于火焰加热。氧-氢火焰切割具有以下优点：

(1)成本较低。

(2)安全性好。

(3)环保。

5. 氧熔剂切割

(三)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和碳弧气割。

1.等离子弧切割

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。等离子弧切割的机理与氧-燃气切割有着本质上的差别。它是利用高速、高温和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料，并借助内部的或者外部的高速气流或水流将熔化材料排开，直至等离子气流束穿透背面而形成割口。

等离子弧弧区内的气体完全电离，能量高度集中，能量密度很大，可达10~10W/cm2，电弧温度可高达0～0K，远远超过所有金属以及非金属的熔点。因此，等离子弧切割过程不是依靠氧化反应，而是靠熔化来切割材料，因而比氧-燃气切割的适用范围大得多，能够切割绝大部分金属和非金属材料，如不锈钢、高合金钢、铸铁、铝、铜、钨、钼、和陶瓷、水泥、耐火材料等。最大切割厚度可达300mm。

2.碳弧气割

碳弧气割是利用碳极电弧的高温，把金属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，从而达到对金属进行切割的一种加工方法。利用该方法也可在金属上加工沟槽。目前，这种切割金属的的方法在金属结构制造部门得到广泛应用。

电弧切割的适用范围及特点为：

(1)在清除焊缝缺陷和清理焊根时，能在电弧下清楚地观察到缺陷的形状和深度，生产效率高，同时可对缺陷进行修复。

(2)可用来加工焊缝坡口，特别适用于开U型坡口。

(3)使用方便，操作灵活。

(4)可进行全位置操作。可以清理铸件的毛边、飞刺、浇铸冒口及铸件中的缺陷。

(5)加工多种不能用气割加工的金属，如铸铁、高合金钢、铜和铝及其合金等，但对有耐腐蚀要求的不锈钢一般不采用此种方法切割。

(6)设备、工具简单，操作使用安全。

(7)碳弧气割可能产生的缺陷有夹碳、粘渣、铜斑、割槽尺寸和形状不规则等。

(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气化被割材料，并使激光束移动而实现的无接触切割方法。其切割特点有：切口宽度小、切割精度高和切割速度快，并可切割多种材料(金属与非金属)等优点，但切割大厚板时有困难。随着大功率激光源的改进，将会使其成为今后切割技术的发展趋势。

2.水射流切割

水射流切割是利用高压换能泵产生出200～400MPa高压水的水束动能，来实现材料的切割。其特点为：切割时几乎不产生热量，因而不会造成加工对象材料性质的变化，特别适用热敏的贵金属加工;切缝窄且表面光滑;切割用水及磨料来源充足;无尘埃、无公害;在易燃易爆场合使用安全等。

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