••金属材料的切割方法很多，但此章根据金属的特点、金属材料的切割方法很多，但此章根据金属的特点、性能只介绍几种常用金属材料切割方法。如气体火焰切割性能只介绍几种常用金属材料切割方法。如气体火焰切割法、碳弧刨及碳弧空气切割、等离子弧切割、激光切割和法、碳弧刨及碳弧空气切割、等离子弧切割、激光切割和水射流切割等。通常把铁及其合金（钢铁）称黑色金属，水射流切割等。通常把铁及其合金（钢铁）称黑色金属，而把黑色金属以外的金属称有色金属，也称非铁金属。有而把黑色金属以外的金属称有色金属，也称非铁金属。有色金属中密度小于色金属中密度小于3.53.5的的((铝、镁、铍等铝、镁、铍等))称轻有色金属；密称轻有色金属；密度大于度大于3.53.5的（铜、镍、铅等）称重有色金属。有色金属的（铜、镍、铅等）称重有色金属。有色金属的产量及用量不如黑色金属，但由于它具有许多特殊的性的产量及用量不如黑色金属，但由于它具有许多特殊的性能，如导电性和导热性能好、密度及熔点较低、力学性能能，如导电性和导热性能好、密度及熔点较低、力学性能和工艺性能良好，因此，有色金属也是现代工业，特别是和工艺性能良好，因此，有色金属也是现代工业，特别是国防工业和高科技领域不可缺少的材料。国防工业和高科技领域不可缺少的材料。••气体火焰切割法气体火焰切割法,,简称气割方法。它是利用火焰的热简称气割方法。它是利用火焰的热能将金属工件切割处预热到燃烧温度（燃点），再向此能将金属工件切割处预热到燃烧温度（燃点），再向此处喷射出高速切割氧流，使金属燃烧，生成金属氧化物处喷射出高速切割氧流，使金属燃烧，生成金属氧化物----------------熔渣，同时放出热量，熔渣在高压氧的吹力下被吹熔渣，同时放出热量，熔渣在高压氧的吹力下被吹掉；所放出的掉；所放出的``热和预热火焰又将下层金属加热到燃点，热和预热火焰又将下层金属加热到燃点，这样继续下去，逐渐将金属切开。它也是一个预热这样继续下去，逐渐将金属切开。它也是一个预热------------燃烧燃烧--------------吹渣的连续过程。因其金属材料的燃点和导热吹渣的连续过程。因其金属材料的燃点和导热性不同，它只适应于中、低碳钢的切割，特别是低碳钢性不同，它只适应于中、低碳钢的切割，特别是低碳钢的切割，质量好、成本低。有色金属材料和高碳钢及其的切割，质量好、成本低。有色金属材料和高碳钢及其合金材料的切割要用气割还必须采取一定措施。下面介合金材料的切割要用气割还必须采取一定措施。下面介绍几种常用的气割方法。绍几种常用的气割方法。11••氧矛气割是利用气流通过钢管使钢管末端和氧矛气割是利用气流通过钢管使钢管末端和割件燃烧来穿透或切割金属。割件燃烧来穿透或切割金属。..在开始气割前在开始气割前,,需将需将钢管末端和被切割金属表面用火焰或电弧加热到钢管末端和被切割金属表面用火焰或电弧加热到金属的燃点金属的燃点,,然后打开氧气阀门，依靠金属燃烧放然后打开氧气阀门，依靠金属燃烧放出的热量维持切割过程。在氧矛不断深入过程中，出的热量维持切割过程。在氧矛不断深入过程中，熔渣从氧矛和割缝的间隙中流出。氧气压力应从熔渣从氧矛和割缝的间隙中流出。氧气压力应从开始时的开始时的0.10.1～～MPaMPa逐渐提高到逐渐提高到0.5MPa0.5MPa～～0.6MPa,0.6MPa,对大型割件对大型割件,,氧气压力应更高一些氧气压力应更高一些..••常用的氧矛钢管内径为常用的氧矛钢管内径为4mm4mm～～6mm6mm，外径为，外径为6mm6mm～～10mm,10mm,钢管内径不宜太大钢管内径不宜太大,,以便减少氧气以便减少氧气消耗量消耗量,,，增加金属燃烧热。，增加金属燃烧热。..若采用内径较大的钢若采用内径较大的钢管作为氧矛，则必须在管内放一些钢条，以减少管作为氧矛，则必须在管内放一些钢条，以减少管内的空隙截面积，并增加金属管内的空隙截面积，并增加金属``的燃烧热。的燃烧热。••氧矛长度的选择，取决于工作的位置和操作氧矛长度的选择，取决于工作的位置和操作方法，以及割件本身的厚度。一般钢管的长度为方法，以及割件本身的厚度。一般钢管的长度为1.5m1.5m～～3m3m，燃烧速度控制在，燃烧速度控制在50cm/min50cm/min～～60cm/min.60cm/min.••氧矛切割可以切断金属或局部切断，也可打氧矛切割可以切断金属或局部切断，也可打孔。一般穿孔的直径为孔。一般穿孔的直径为20mm20mm～～60mm60mm，深度达，深度达22mm～～3m3m。穿孔气割时，氧矛钻在工件内；局部切。穿孔气割时，氧矛钻在工件内；局部切断则氧矛稍向上翘，露出在工作外面。气割过程断则氧矛稍向上翘，露出在工作外面。气割过程中，氧矛应随时上下移动，以保持气割过程连续中，氧矛应随时上下移动，以保持气割过程连续不断地进行。不断地进行。••氧矛气割由于操作方便，用途广泛，特别是氧矛气割由于操作方便，用途广泛，特别是用于大厚度工件和有色金属材料的气割。用于大厚度工件和有色金属材料的气割。22••金属粉末切割法是通过向切割区给送金属粉金属粉末切割法是通过向切割区给送金属粉末来增加燃烧热量或改变熔渣流动性，从而完成末来增加燃烧热量或改变熔渣流动性，从而完成切割过程的。常采用助熔剂法和附加热量法。切割过程的。常采用助熔剂法和附加热量法。••助熔化剂法主要使用在切割不锈钢上，有色助熔化剂法主要使用在切割不锈钢上，有色金属的切割主要用附加热量法。这种方法需使用金属的切割主要用附加热量法。这种方法需使用专门的铁粉或铝粉设备。其主要原理是利用铁粉专门的铁粉或铝粉设备。其主要原理是利用铁粉在普通氧在普通氧--乙炔火焰中燃烧而产生的附加热量；同乙炔火焰中燃烧而产生的附加热量；同时，被熔化的氧化铁和铬氧化物相混合，并使它时，被熔化的氧化铁和铬氧化物相混合，并使它们稀释。在热量显著增加的情况下，形成一种混们稀释。在热量显著增加的情况下，形成一种混合的液体的液体金属，被切割氧从割缝中吹除。合的液体的液体金属，被切割氧从割缝中吹除。••操作时应注意，铁粉由干燥空气或氮气操作时应注意，铁粉由干燥空气或氮气输送。若用潮湿空气，则易产生阻塞而影响输送。若用潮湿空气，则易产生阻塞而影响气割正常进行；也决不能用氧气输送，否则气割正常进行；也决不能用氧气输送，否则氧气和铁粉混合物容易爆炸。气割时，粉剂氧气和铁粉混合物容易爆炸。气割时，粉剂的流量取决于有色金属板材的厚度，并且要的流量取决于有色金属板材的厚度，并且要保持流量的稳定。这种方法虽设备比较复杂，保持流量的稳定。这种方法虽设备比较复杂， 但切割质量要好于其它切割方法。 但切割质量要好于其它切割方法。 •• 11、碳弧气刨的工作原理 、碳弧气刨的工作原理 •• 碳弧气刨及切割是利用石 碳弧气刨及切割是利用石 墨棒或碳棒作电极与工件之间 墨棒或碳棒作电极与工件之间 产生高温电弧 产生高温电弧,,将金属的局部加 将金属的局部加 热到熔化状态，并用压缩空气 热到熔化状态，并用压缩空气 的高速气流把熔化金属吹掉， 的高速气流把熔化金属吹掉， 从面达到对金属表面进行加工 从面达到对金属表面进行加工 沟槽或切割的一种工艺方法。 沟槽或切割的一种工艺方法。 压缩空气还可以对碳棒起冷却 压缩空气还可以对碳棒起冷却 作用，以减少对碳棒的损耗。 作用，以减少对碳棒的损耗。 多数材料进行碳弧气刨时，采 多数材料进行碳弧气刨时，采 作直流反接，目的是促使熔池 作直流反接，目的是促使熔池 大幅度增碳，从而降低其熔点 大幅度增碳，从而降低其熔点 并改变其流动性。图 并改变其流动性。图33--11是碳弧 是碳弧 气刨工作原理示意图。 气刨工作原理示意图。 空气压缩机（0.5MPa～0.7MPa) 图3-1 碳弧气刨原理示意图 电源 碳棒 手柄 电缆 工件 22 •• 11）手工碳弧气刨的灵活性大，可进行全位置操作， ）手工碳弧气刨的灵活性大，可进行全位置操作， 即使狭窄的部位，操作也很方便。 即使狭窄的部位，操作也很方便。 • • 22）碳弧气刨与用风铲或用砂轮开沟槽相比，噪声小、 ）碳弧气刨与用风铲或用砂轮开沟槽相比，噪声小、 效率高；若是采用自动碳弧气刨，则可获得较高的精度， 效率高；若是采用自动碳弧气刨，则可获得较高的精度， 且劳动强度显著降低。 且劳动强度显著降低。 • • 33）用碳弧气刨清焊根、清除焊缝或铸件的缺陷时， ）用碳弧气刨清焊根、清除焊缝或铸件的缺陷时， 容易发现各种细小的缺陷，直至清除缺陷，有利于焊接质 容易发现各种细小的缺陷，直至清除缺陷，有利于焊接质 量的保证。 量的保证。 • • 44）用氧 ）用氧- -乙炔切割有色金属材料因其熔点和导热性能， 乙炔切割有色金属材料因其熔点和导热性能， 切割时比较困难。而用碳弧气刨切割有色金属材料时比较 切割时比较困难。而用碳弧气刨切割有色金属材料时比较 方便。 方便。 • • 55）碳弧气刨操作时对人员的技术要求不高，有利于 ）碳弧气刨操作时对人员的技术要求不高，有利于 推广应用。 推广应用。 • • 66）碳弧气刨的缺点是：碳弧气刨时有烟雾、粉尘污 ）碳弧气刨的缺点是：碳弧气刨时有烟雾、粉尘污 染及弧光辐射，所以工作时要注意搞好通风防护措施。 染及弧光辐射，所以工作时要注意搞好通风防护措施。 3 3 •• 碳弧气刨由于具有以上诸多优点，目前在造船、机械 碳弧气刨由于具有以上诸多优点，目前在造船、机械 制造、锅炉及压力容器等金属结构制造中已广泛应用，具 制造、锅炉及压力容器等金属结构制造中已广泛应用，具 体范围如下： 体范围如下： •• 11）用于双面焊时，清除背面焊根。 ）用于双面焊时，清除背面焊根。 •• 22）清除焊缝中缺陷，以便修补不合格焊缝。 ）清除焊缝中缺陷，以便修补不合格焊缝。 •• 33）自动碳弧气刨用于较长的焊缝或环焊缝加工坡口， ）自动碳弧气刨用于较长的焊缝或环焊缝加工坡口， 手工碳弧气刨用来加工单件 手工碳弧气刨用来加工单件``或不规则的焊缝坡口。 或不规则的焊缝坡口。 •• 44）清除铸件的飞边、毛剌和铸件的缺陷。 ）清除铸件的飞边、毛剌和铸件的缺陷。 •• 55）切割高合金钢、铝、铜等材料，也可切割不锈钢中 ）切割高合金钢、铝、铜等材料，也可切割不锈钢中 的薄板材料和工件。 的薄板材料和工件。 •• 66）刨去焊缝表面余高。 ）刨去焊缝表面余高。 •• 77）在板材工件上开孔。 ）在板材工件上开孔。 图图33--22为碳弧气刨及切割应用实例示意图。 为碳弧气刨及切割应用实例示意图。 方向 方向 方向 方向 空气 空气 空气 空气 空气 （b） 去除缺陷 （c) 切削 （d)清理表面 （d) 打孔 （f) 刨除余高 （α）开坡口及清根（刨槽） 图3-2 碳弧气刨及切割应用实例示意图 方向 空气 90 裂纹 45 44 •• 11）电源极性 ）电源极性 •• 碳弧气刨的电源大多数采用直流电源，而 碳弧气刨的电源大多数采用直流电源，而 电源的特性与手工电弧焊相同，即要求具有陡 电源的特性与手工电弧焊相同，即要求具有陡 降的外特性和良好的动特性，以便保证电弧的 降的外特性和良好的动特性，以便保证电弧的 稳定性。所以碳弧气刨的电源一般采用直流手 稳定性。所以碳弧气刨的电源一般采用直流手 工电弧焊机和具有陡降性的各种直流弧焊设备。 工电弧焊机和具有陡降性的各种直流弧焊设备。 由于碳弧气刨的电流一般都较大，且连续工作 由于碳弧气刨的电流一般都较大，且连续工作 时间较长，因此应选用功率较大的直流弧焊机。 时间较长，因此应选用功率较大的直流弧焊机。 例如： 例如：AX1 AX1--500 500、、ZXG ZXG--500 500。若选用硅整流焊 。若选用硅整流焊 机作电源，应注意防止超负载使用，以保证设 机作电源，应注意防止超负载使用，以保证设 备的安全。 备的安全。 22）碳棒直径与电流 ）碳棒直径与电流 •• 碳弧气刨电流与碳棒直径成正比关系， 碳弧气刨电流与碳棒直径成正比关系，