氧-熔剂切割操作规程目的和意义
碳钢比较容易切割,但有些金属,例如含铬量较多的钢(如不锈钢、耐热钢等)以及铸铁、有色金属等,用一般的气割方法是无法切割的。因为这些金属在氧气中燃烧时,能结成一种难熔的高熔点氧化物,阻碍了氧气与金属表面接触,使切割过程不能进行。
氧-熔剂切割法又称为金属粉末切割法,是向切割区域送入金属粉末(铁粉、铝粉等)的气割方法。可以切割用常规气体火焰切割方法难以切割的材料,如不锈钢、铜和铸铁等。金属粉末切割的工作原理如图2所示。
氧-熔剂切割方法的工艺要点在于:除了有切割氧气的气流外,同时还有由切割氧气流带出的粉末状熔剂吹到切割区,利用氧气流与熔剂对被切割金属的综合作用,借以改善切割性能,达到切割不锈钢、铸铁等金属的目的。
这种方法虽设备比较复杂,但切割质量比振动切割法好。在没有等离子弧切割设备的场合,是切割一些难切割材料的快速和经济的切割方法。
氧-熔剂切割是在普通氧气切割过程中在切割氧流内加入纯铁粉或其他熔剂,利用它们的燃烧热和除渣作用实现切割的方法。通过金属粉末的燃烧产生附加热量,利用这些附加热量生成的金属氧化物使得切割熔渣变稀薄,易于被切割氧流排除,从而达到实现连续切割的目的。
氧-熔剂切割所用的设备与器材与普通气割设备大体相同,但比普通氧-燃气切割多了熔剂及输送熔剂所需的送粉装置。切割厚度小于300mm的不锈钢可以使用一般氧气切割用的割炬和割嘴(包括低压扩散形割嘴),切割更厚的工件时,则需使用特制的割炬和割嘴。
为了使送入切割反应区的熔剂均匀,应采用专用的送粉装置。氧-熔剂切割按熔剂向切割区送进方式的不同,分为内送粉式和外送粉式两种,见图3。内送粉时,熔剂通过割嘴的切割氧输送并通过割嘴的切割氧孔道喷入切割反应区,这种送粉方式送粉均匀,熔剂基本没有浪费,送粉效果好,切割效果也好。但是由于熔剂通过切割孔道,对切割氧孔道产生冲刷作用,使割嘴的切割氧孔道损坏严重。外送粉时,熔剂由压缩空气(或氮气)通过与割嘴分离的送粉孔送入切割反应区,这种送粉方式没有内送粉均匀,容易造成熔剂浪费,送粉量不易掌握,但这种送粉方式对割嘴没有损坏。内送粉式氧-熔剂切割的切割能力有限,通常只能切割500mm以下的工件,效率也较低。大厚度工件常用外送粉式氧-熔剂切割。
对切割用熔剂的要求是:在氧中燃烧时发热量大,燃烧产物的熔点低,流动性好,或具有一定的冲刷作用。最常用的是纯铁粉,其粉度一般为0.11mm或更细,以利于在切割反应区中充分燃烧。为了提高切割效率,改善切割质量,尤其在切割有色金属时,也采用在铁粉中加铝粉或其他金属粉末作熔剂。
采用氧-熔剂切割不锈钢、铸铁,其切割厚度大大提高,国内已切割到厚度1200mm。
所加熔剂的成分主要是由铁粉、铝粉、硼砂、石英砂等组成。附加的铁粉、铝粉在氧气流中燃烧时,产生大量的热量,对切割处进行补充加热,使难熔的氧化物熔化并与被切割金属表面的氧化物熔在一起。加入硼砂等可使熔渣变稀,使之易于流动,很容易从金属表面被吹走而打开氧气进入的通路,使切割过程正常进行。熔剂中除了铁粉外,还混入其他粉末状熔剂加入物,熔剂加入物的加入量根据被切割金属来确定。
切割不锈钢及高铬钢时,可采用铁粉作为熔剂。切割高铬钢时,也可采用铁粉与石英砂按1:1比例混合的熔剂。切割时,割嘴与金属表面距离应比普通气割时稍大些,约为15~20mm,否则容易引起回火。切割速度比切割普通低碳钢稍低一些,预热焰功率比普通气割高15%~25%。
氧-熔剂方法切割铸铁与切割高铬钢大致相同,但所用熔剂除铁粉外,还要加入30%~35%的磷铁粉。切割铸铁时,切割速度要比切割高铬钢时低50%~55%,气体及熔剂的消耗量比切割高铬钢时高2.5~3倍。
氧-熔剂方法切割紫铜、黄铜及青铜时,采用的熔剂成分是:铁粉70%~75%、铝粉15%~20%、磷铁10%~15%。切割时,先将被切割金属预热到200~400℃。割嘴和被切割金属之间的距离根据金属的厚度决定,一般在20~50mm之间。
