气割的原理和应用技术

1.气割的原理

气割是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使金属剧烈氧化并放出热量，利用切割氧流把熔化状态的金属氧化物吹掉，而实现切割的方法。其实质是铁在纯氧中的燃烧过程，而不是熔化过程。氧气切割过程是预热→燃烧→吹渣的过程。

气割主要包括以下三个阶段：

1）气割开始时，用预热火焰将起割处的金属预热到燃烧温度（燃点）。

2）向被加热到燃点的金属喷射切割氧，使金属在纯氧中剧烈地燃烧。

3）金属燃烧氧化后生成熔渣并产生大量的反应热，熔渣被切割氧吹除，所产生的热量和预热火焰的热量将下层金属加热到燃点，这样继续下去就将金属逐渐地割穿。随着割炬的移动，就割出了所需的形状和尺寸。

2.气割的条件

为了使氧气切割过程能顺利地进行下去，被割金属材料应具备以下几个条件：

（1）金属材料的燃点应低于熔点

1）如果金属材料的燃点高于熔点，则在燃烧前金属已经熔化。由于液态金属流动性很大，这样将使切口很不平整，造成切割质量低劣，严重时甚至使切割过程无法进行。所以，被割金属材料的燃点低于熔点，是保证切割过程顺利进行的最基本条件。例如，纯铁的燃点为1050℃，而熔点为1535℃；低碳钢的燃点为1350℃，而熔点为1500℃；它们完全满足这个条件，所以纯铁和低碳钢均具有良好的气割条件。

2）钢中随着含碳量的增加，其熔点降低，燃点增高故使气割不易进行。如碳钢的含碳量为0.70%（质量分数）时，其熔点和燃点差不多都等于1300℃，当含碳量＞0.70%（质量分数）时，因燃点比熔点高，所以不易切割，必须将割件预热至400～700℃才能进行气割。

3）铜、铝以及铸铁的燃点均比熔点高，所以不能用普通氧气切割的方法进行切割。

（2）金属气割时形成氧化物的熔点应低于金属本身的熔点 气割时生成的氧化物的熔点必须低于金属的熔点，并且要黏度小、流动性好，这样才能把金属氧化物从割缝中吹除。

（3）金属在切割氧流中燃烧时应是放热反应 金属在切割氧流中燃烧只有是放热反应才能对下层金属起到预热作用，放出的热量越多，预热作用也就越大，越有利于气割过程的顺利进行。如气割低碳钢时，由金属燃烧所产生的热量约占70%，而由预热火焰所供给的热量仅为30%。

（4）金属的导热性不应太高 如果被割金属的导热性太高，则预热火焰及金属燃烧所产生的热量会很快被传导散失，致使切割处温度不易达到金属的燃点，这样就会使气割过程不能开始或难以继续进行。如铜、铝等有色金属，因具有较高的导热性，故不能采用普通的气割方法进行切割。

（5）金属中含阻碍切割过程进行和提高可淬性的成分及杂质要少 气割金属中，阻碍气割过程的杂质（如碳、铬以及硅等）要少；同时提高钢的可淬性的成分（如钨、钼等）也要少。这样才能保证气割过程正常进行，同时气割缝表面也不会产生裂纹等缺陷。

3.气割的特点

（1）优点

1）切割钢铁的速度比刀片移动式机械切割工艺快。(www.xing528.com)

2）对于机械切割法难以产生的切割形状和达到的切割厚度，气割可以很经济地实现。

3）设备费用比机械切割工具低。

4）设备是便携式的，可在现场使用。

5）切割过程中，可以在一个很小的半径范围内快速改变切割方向。

6）通过移动切割器而不是移动金属块来现场快速切割大金属板。

7）过程可以手动或自动操作。

（2）缺点

1）尺寸公差要明显大于机械工具切割。

2）尽管也能切割像钛这些易氧化金属，但该工艺在工业上基本限于切割钢铁和铸铁。

3）预热火焰及发出的红热熔渣对操作人员可能造成着火和烧伤的危险。

4）燃料燃烧和金属氧化需要适当的烟气控制和排风设施。

5）切割高合金钢铁和铸铁需要对工艺流程进行改进。

6）切割高硬度钢铁可能需要割前预热、割后继续加热，来控制割口边缘附近钢铁的金相结构和力学性能。

7）气割不推荐用于大范围的远距离切割。

4.气割的应用

气割的效率高，成本低，设备简单，并能在各种位置进行切割和在钢板上切割各种外形复杂的零件，因此，广泛地用于钢板下料、开焊接坡口和铸件浇冒口的切割，切割厚度可达300mm以上。

由于金属的切割性能，目前，气割主要用于各种碳钢和低合金钢的切割。其中淬火倾向大的高碳钢和强度等级较高的低合金钢气割时，为避免切口淬硬或产生裂纹，应采取适当加大预热火焰功率和放慢切割速度，甚至割前对钢材进行预热等措施。