cutting blow pipe

利用可燃气体同氧混合燃烧所产生的火焰分离材料的热切割，又称氧气切割或火焰切割。气割时，火焰在起割点将材料预热到燃点，然后喷射氧气流，使金属材料剧烈氧化燃烧，生成的氧化物熔渣被气流吹除，形成切口。气割用的氧纯度应大於99%；可燃气体一般用乙炔气，也可用石油气、天然气或煤气。用乙炔气的切割效率最高，质量较好，但成本较高。气割设备主要是割炬和气源。割炬是产生气体火焰、传递和调节切割热能的工具，其结构影响气割速度和质量。采用快速割嘴可提高切割速度，使切口平直，表面光洁。手工操作的气割割炬，用氧和可燃气体的气瓶或发生器作为气源。半自动和自动气割机还有割炬驱动机构或坐标驱动机构、仿形切割机构、光电跟踪或数字控制系统。大批量下料用的自动气割机可装有多个割炬和计算机控制系统。被气割的金属材料应具备下列条件：①在纯氧中能剧烈燃烧，其燃点和熔渣的熔点必须低于材料本身的熔点。熔渣具有良好的流动性，易被气流吹除。②导热性小。在切割过程中氧化反应能产生足够的热量，使切割部位的预热速度超过材料的导热速度，以保持切口前方的温度始终高於燃点，切割才不致中断。因此，气割一般只用于低碳钢、低合金钢和钛及钛合金。气割是各个工业部门常用的金属热切割方法，特别是手工气割使用灵活方便，是工厂零星下料、废品废料解体、安装和拆除工作中不可缺少的工艺方法。

气源

钛合金

可燃气体

火焰切割

射吸式割炬是通过喷射氧流的射吸作用将燃料与氧气混合后燃烧，该类割炬使用的燃料分为气体和液体两种，气体燃料主要是乙炔，液体燃料主要为汽油和醇基燃料等。以国家关于限制乙炔气发展、寻求新能源替代乙炔的整体要求作为出发点，研究一种以液体燃料为基础的射吸式割炬，以消除乙炔割炬存在的弊端。

一、射吸割据工作原理

射吸式液体燃料割炬的关键结构为射流泵，射流泵是一个没有运动部件的泵，它是利用一股流体的能量抽送另一股流体的泵。射流泵工作时，高压氧气以流速V1由射流泵喷嘴高速射出，连续带走了吸入室的空气，在吸入室内形成低压区，被抽升的液体燃料在大气压力作用下，以流速V2进入吸入室内，两股流体在喉管中进行能量的传递和交换，工作流体的速度降低，被吸入流体的速度增加，直到喉管出口，使两者的流速和压力趋于一致，然后经扩散管使部分动能转化为压力能后，经由管道输送到割炬的喷嘴，在割嘴处与切割氧混合燃烧，达到切割金属的目的。

设计的割炬使用液体燃料，在喷嘴处产生高温火焰，使割炬具有一定的温度，并传递至割炬喉管处，使其有适当的热量对液体燃料进行加热并雾化，以便获得更好的气化效果，提高燃烧效率。

二、射吸割据性能影响因素

1、设计参数及装配因素

1）设计参数。

射流泵主要参数有：压力比h、流量比q、喉嘴面积比m、两种流体的密度比ρ，用以上参数可以表示射流泵压力比的基本方程：h =f（m，q，ρ），由射流泵基本性能曲线可知，当ρ一定时，在某一个喉嘴面积比下，压力比与流量比近似为直线关系，随m值的增大，直线由陡降变为平缓。在面积比已定的情况下，使射流泵效率最高的流量比和压力比成为最优的流量比和压力比。

2）装配质量。

装配射吸结构时应注意喷嘴和喉管的同轴度，以确保其具备足够的射吸能力，亦应保证射吸结构的密封性，保证不漏气。装配割炬的割嘴时，必须使割嘴的内芯和外套保持同心，以达到切割氧射流位于预热火焰的中心。安装割嘴时，要注意拧紧割嘴螺母，防止燃料泄露。

2、操作因素

1） 切割前处理。

切割前应将工件上的漆皮、铁锈及污物清理干净。如在硬化地面上切割，还需将工件垫高，以防地面受热将熔渣爆溅，以保证操作安全有效进行。

2）切割氧压力。

根据工件厚度、割嘴型号及氧气的纯度选择氧气压力。切割氧压力过大或过小，都会使切割效果不佳。实际切割中，最佳切割氧压力可用试放风线的办法确定，对所选用的割嘴，当风线最清晰且最长时，该压力即为合适值。

3）预热火焰功率。

切割时预热火焰功率应选用中性焰或轻微氧化焰，确保其强度适中。实际中应根据工件厚度、割嘴型号和质量要求选用，切割的预热时间根据工件厚度确定。

4）切割速度。

切割速度与工件厚度和割嘴型号有关，工件愈厚，切割速度要慢，反之要快。切割速度须与切口内金属的氧化速度相适应，切割速度过慢会使切口边缘不齐，甚至产生局部熔化现象；切割太快则后拖量过大，甚至割不透。在切割操作时，切割速度可根据切口中落下的熔渣火花方向来掌握，火花呈垂直或稍偏前方排出时为正常速度。直线切割时采用火花稍偏后方排出的较快速度。

5）割嘴与工件间的倾角。

该倾角和工件的厚度有关，其大小影响切割速度和后拖量。当割嘴沿切割前进方向倾斜一定角度时，能使熔渣吹向切割线的前缘，减少后拖量，从而提高切割速度。如倾角选择不当，在有损切割效率的情况下，还会增加氧气消耗量，甚至造成切割困难。

6）割嘴到工件的距离。

应根据预热火焰功率及工件厚度来确定割嘴到工件表面的距离，通常火焰焰心离开工件表面的距离在3~5 mm范围。如果割嘴高度过低，氧气对割缝的冷却作用增加；如果距离过大，火焰温度不够，割缝燃烧不好，并导致切割氧流动力下降，使排渣困难，影响切割质量。

三、常见问题分析

1）割炬射吸能力减小。

长期使用灰尘杂质进入割炬，造成氧气通道堵塞，射流氧压力降低，此时可开启氧气调节阀使氧气倒流，将杂质吹出；如果割嘴堵塞，可用通针将杂质清除；或因射吸结构中的喷嘴与喉管不同轴引起，应及时调直对正。

2）切割火焰偏火，工作状态不稳定。

液体燃料雾化效果不好，与氧气的混合均匀度差，混合后的气化性能不足引起，可检查射吸结构的密封性，以保证雾化效果；或因氧气阀针的螺纹磨损，配合间隙过大，造成漏气等现象，须更换氧气阀针。

3）焊割时出现灭火现象。

原因之一是割嘴松动，应及时将割嘴与割炬本体重新连接，保证密封性；或由于割嘴与混合气管温度过高，此时应关闭燃料气管，将割嘴浸入水中冷却。

影响射吸式液体燃料割炬的因素很多，主要包括设计参数、装配质量和操作方法等。为了达到射吸式割炬的最佳效果，需要理论结合实际，得到最佳设计参数及操作方法，以提高工作效率及生产过程的安全性。使用割炬切割的过程中，也会出现其他预期不到的问题，需要设计及使用者特别对待并及时总结，以达到最佳使用效果。

割炬按预热火焰中氧气和乙炔的混合方式不同分为射吸式和等压式两种，其中以射吸式割炬的使用最为普遍。割炬按其用途又分为普通割炬、重型割炬以及焊、割两用炬等。

EXA-6000型6m×18m水下等离子数控切割机床，所用系统是NCE2000，等离子切割电源型号是MAX200，200A，氧气等离子空气保护。它提供高切割速度，有较好的经济性。

主要参数

等离子气体类型为氧气，等离子气体压力，试验3～4kg，运行3.5～4.8kg，保护气体类型为空气，保护气体压力5kg，割炬至工件的距离按材料及厚度不同，可在3～6mm调整使用，引弧电流设置为200A，弧压设置125～145V，运行速度3700～680mm/min，等离子气体入口压力8.5kg，保护气体入口压力6.5kg。