浅析金属热切割的质量与工艺分析

张斯翔 乐良

摘 要：通过对金属切割的介绍，概括了金属切割的不同方案，对比其不同之处，对其金属热切割进行的详细的介绍，以此为切割的质量和工艺的提升奠定良好的基础，有效地降低其安全隐患，避免更多地安全事故的发生，扩宽金属热切割的应用领域，让其发挥更大的作用。

关键词：金属切割;火焰切割;质量;工艺

前言

随着现代科学与国民经济的不断发展，对于金属热切割的需求不断提升，其所用的金属切割的工艺和质量也在不断地的提高，其中，对于金属热切割的质量与工艺成为研究的热点。现在的金属热切割主要分为火焰切割、等离子切割和激光切割，三者之间各有特点和优势，主要根据使用的环境、材料、成本等因素来考虑，对其金属热切割的质量和工艺的分析显得尤为重要[1]。

1.金属切割的不同方案分析

通过对金属切割文献资料的搜集与整理，可以将金属切割概括为3类，分别是火焰切割、等离子切割和激光切割，现将三种方法进行阐述如下：

（1）火焰切割

火焰切割属于是一种比较传统的切割方式，主要是利用具有一定压力的氧-燃气，对被切割金属材料进行加热至熔融状态，并将熔渣吹掉，形成裂缝，达到切割金属的目的。该切割方式具有切割速度慢，成本低，操作简单，切割变形大的特点，很难适应高精度的需要，主要用于切割碳钢和低合金钢。

（2）等离子切割

等离子切割技术出现于20世纪90年代，经过多年的发展逐渐成熟起来，等离子切割的原理是利用高温、高速的等离子使被切割金属的局部温度达到金属的熔点，利用其速度达到切割的目的，可以切割碳钢、不锈钢和铝合金等有色金属。普通等离子切割的厚度可以达到6-20mm的碳钢，其切割速度可以超过火焰切割的5-6倍，并且切割不需要预热，穿孔时间短，切割变形小和运行成本低的特点[2]。

（3）激光切割

激光切割技术也是最近几年兴起的，在汽车模具和钣金制造得到广泛地应用，主要是通过光纤激光将金属的局部区域升温至熔融状态，在依靠高压气体将熔融的金属吹走，从而实现了金属的切割，并具有切割速度快、生产率高、切割质量好的特点，广泛应用于钣金加工、军工和工程机械等行业[3]。

2.金属热切割的原理、特点及应用

对于金属热切割中，火焰切割是指气割，不是熔割。气割主要有气瓶、减压表、胶管和割炬构成，现以气割为代表，分析金属热切割的原理和特点，以此在各个行业得到广泛的应用，现可以归纳总结如下：

（1）金属热切割的原理

在金属热切割的过程中，有必要对金属热切割的原理进行分析，气割是利用气体火焰的热量，将刻件待切割处附近预热到一定温度后，喷出高选我气流俊其燃烧，以实现金属气割的方法。氧气的切割过程是先预热，再燃烧，最后通过气体吹走熔渣，其实质是切割材料在纯氧中的燃烧过程[4]。

（2）金属热切割的特点及应用

金属热切割在气割过程中，气割具有很多优良的特点，大致总结如下：第一，气割金属材料的速度比其他机械切割的效率要高很多，并且切割的成本相对较低，尤其是不规则复杂的图形;第二，气割设备的总投资相对较小，操作也比较简单，比机械切割小很多，不容易受工作环境的限制，携带方便，多用于野外作业[5]。但是也存在一定的不足和缺陷，例如：由于操作简单，没有精度可言，无法保证切割的尺寸要求，另外，在切割过程中容易产生高温的熔渣，存在火灾的隐患。针对金属热切割的特点，该工艺主要应用于各种碳钢和低合金钢的切割，厚度可以达到300mm。

（3）氣割应具备的条件

为了实现金属热切割的正常作业，有必要对其实现的条件进行分析，现总结如下：第一，被切割的金属在氧气燃烧的燃点应低于自身的熔点，以此能够实现被切割金属实现熔化;第二，被切割的金属在气割过程中，通过燃烧形成的氧化物的熔点应低于金属本身的熔点，以便熔渣能够被吹走;第三，被切割的金属在气割的氧流中，在燃烧时发生的反应属于放热反应;第四，被切割的金属材料的导热性不能太高，避免全部的金属材料出现高温，是材料的金相发生改变，影响其性能;第五，被切割的金属材料，自身的纯度要高，尽可能出现较少的杂质。气割主要在低碳钢、低合金钢方面得到极大的应用。

（4）气割的压力和切割速度

通过上述分析，气割的压力，主要与被切割材料的厚度、割嘴型号、氧气纯度等因素相关。当气割切割1-3mm的碳钢时，宜选用较小的割嘴号码，氧气压力也要调到合适为佳。另外氧气的纯度直接关系到切割速度的快慢，氧气的消耗量，切口质量与工艺的好坏。

其切割速度主要取决于割件的厚度和割嘴形状，随着厚度的增大，切割的速度降低。切割速度不能太快或太慢，否则会产生后拖量和割不透。气割速度的正确与否，主要根据割缝的后拖量来判断。割嘴与被切割材料的倾斜角主要有割件的厚度来定，最后切割完成后，其切口的表面应该光滑干净，割纹要粗细一致，并且刮渣少，容易打磨掉。

3.总结

为了保证金属热切割能够稳定、安全、有序的发挥作用，完成特定的功能，对其质量和工艺的分析是非常有必要的。由于中国制造业的不断发展，势必对气割的需求也在不断的提高，其工艺和质量的好坏直接决定着应用的深度与宽度，因此有必要对金属热切割的质量和工艺进行总结，并分析其优点与不足，降低其存在的不足，以提高金属热切割的效率和作用。

参考文献

[1]崔向群.基于嵌入式的中厚板等离子切割机控制系统设计[J].内燃机与配件，2021（09）：73-74.

[2]倪振兴，周杰，贾明明，费永云.激光坡口切割技术应用与研究[J].锻压装备与制造技术，2021，56（02）：113-115.

[3]张雪，尹铁，杨嵩.氧气汽油火焰切割机理与试验[J/OL].热加工工艺，2021（11）：147-150+153[2021-05-20].https：//doi.org/10.14158/j.cnki. 1001- 3814.20200903.

[4]董超，赵颖.数控等离子切割与火焰切割综合分析[J].制造技术与机床，2020（12）：25-26+31.

[5]张琦，李凌.超快激光切割金属材料中快速相变的数值模拟[J].上海理工大学学报，2020，42（05）：441-447.

作者简介：

张斯翔 男，四川省成都市新津区，1987年7月，大专（在读），气焊工技师