切割工艺模板.doc

切割工艺到此为止讨论全部是连接金属方法。金属制造中另一个关键工艺就是那些用于切割或去除金属工艺。这些工艺常常应用于焊接形成合适形状或接头准备之前。在焊接时或在焊接以后，假如焊好形状不满足部件预期目标，利用这些工艺以去除焊缝上缺点区域或形成所需形状，。氧-可然气体切割（OFC）切割工艺第一个是氧燃料气体切割。就是用氧燃料火焰加热金属到其轻易被氧化或燃烧温度。所需温度被称为燃点，而且对于钢来说，这温度是大约1700F（925C）。一旦达成这一温度，高压切割氧气流就冲到已加热表面上，产生氧化反应。该氧气流也会去除焊渣和因为氧化反应所产生氧化残留物。所以能够认为OFC是一个化学切割工艺。图3.56所表示是切割碳钢时火炬部署图。用于OFC设备基础和OAW相同，除了她用切割附件来替换焊嘴，该切割附件包含增加了调整杆或阀以打开切割氧，图3.57所表示是可在大部分焊接和制造车间中看到经典OFC设备。切割操作还需要一个特殊割嘴装在割炬头上。割嘴端部外缘上排列着一系列小孔。这些小孔就是让氧燃料气体混合物流出为切割提供预热。在这些孔中央是切割氧通道。图3.58是一经典切割嘴横截面图。用于手工或机械切割火炬在图3.59中说明。要注意是能够用多个不一样燃料气体，如乙炔，甲烷，丙烷，汽油和甲基乙炔丙二烯。每种气体效率不一样，而且可能会在切割嘴上要求作小小改动。当选择合适燃料气体时，应该要考虑其它原因包含所需预热时间，切割速度，成本，有效性，使气体充足燃烧所需氧气量，和运输燃料容器方便性和安全性。切割是用氧燃料混合物预热火焰加热部件来完成。一旦金属被加热到它氧化温度，打开切割氧气进行热金属氧化。金属氧化会产生巨大热量。这种放热化学反应提供了快速熔化金属并同时把氧化物从接头上吹走必需热量。图3.60所表示，所产生切割宽度被称为切缝。另外，该图也显示出了后拖量，就是在切割进入和退出之间沿着割口边缘所测得偏移量。即使OFC广泛地利用在大部分行业，但通常只限于碳钢和低合金钢切割。伴随多种合金元素量增加，可能会使得钢愈加难于切割，会使金属硬化或产生热裂切割表面，二者出现其一，或二者同时出现。多种合金元素影响在表3.61中概述。表3.61化学元素对氧燃料切割影响元素元素在氧气切割中影响碳含碳量低于0.25%钢切割没有难度。含碳量更高碳钢应该预热以预防硬化或裂纹。石墨和碳化铁不利于切割，但含有4%碳铸铁能够用特殊技术切割。锰含有14%锰及1.5%碳钢是难以切割，应该预热以期最好效果。硅通常含量硅对切割是无影响。含有4%硅变压器铁蕊也可切割。含有大量碳和锰硅钢必需进行预热和切割后退火以预防空气硬化和表面裂纹。铬含铬量低于5%钢当表面清洁时切割没有太大难度。如含铬10%高铬钢需要特殊技术，而且当使用通常氧气乙炔切割工艺时切口粗糙。总来说，在切割这种钢时，要用碳化焰预热。药剂注入和铁粉切割工艺能够在通常整齐铬钢铁和不锈钢上轻易地切割。镍含镍量低于3%钢能够用一般氧气切割工艺；含镍量低于7%时，切口也很满意。用药剂注入或铁粉切割工艺能够在通常不锈钢（188到大约上限为3515）工程合金上得到高质量切割。钼这种元素对切割影响和铬基础相同。制造飞机用铬钼钢能够毫无困难切割。然而高钼钨钢可能只能用特殊技术来切割。钨通常含钨量低于14%合金能够很轻易地切割。但更高含量钨合金切割是困难。最大钨含量程度约为20%铜含铜量低于2%合金，铜对切割是没有影响。铝除非大量存在（大约10%），不然铝对切割没有什么影响。磷该元素以钢中所要求量存在时，对切割没有影响。硫如在钢中存在小量硫，对切割没有影响。伴随含量上升，切割速率会降低，需注意二氧化硫烟雾。钒通常在钢中存在钒量，是改善切割，而不是影响切割。正如所看到，在大多数情况下，一定量合金元素加入防碍常规OFC。在很多情况中，这些元素是抗氧化型。为了使氧燃料切割有效地完成，材料必需符合下列条件：（1）它必需有能在氧气中燃烧能力（可燃性），（2）它燃点要比熔点低，（3）它热导性应该相正确低，（4）所产生金属氧化物必需在低于该金属熔点某个温度下熔化，（5）所形成渣必需低粘度。所以，为了用这种工艺切割铸铁或不锈钢，要求必需特殊技术和附加设备。这些技术包含火炬摆动，废板利用，送丝，铁粉切割和熔剂切割。OFC优点包含它相对廉价及便携式设备，使得它能够在车间和现场使用。能够切割薄或厚截面。伴随厚度增加，通常更轻易切割。当机械化时（图3.62），OFC能够产生相当正确切割。当和机械切割方法相比，钢氧燃料切割更经济。为了深入地提升效率，使用多火炬系统或层叠切割，可一次切割几层。OFC缺点之一是切割完成后需要深入清理或打磨才能够焊接。另一个关键缺点是因为它要求高温，会产生高硬度热影响区。尤其是假如该表面需要机加工，这是很关键。预热及切割后加热应用将有利于缓解这一问题。另外，即使切割能够相当正确，它们仍不能和机械切割方法正确性相比。最终，所产生火焰和热渣会造成在切割操作周围人员安全危害。空气碳弧切割（CACA）另一个很有效切割工艺就是空气碳弧切割。该工艺采取碳棒产生用于加热电弧，伴伴随高压压缩空气流，机械化地去除熔化了金属。图3.63所表示是这一工艺利用。用于CACA设备是由一恒流电源和和之相连特殊电极夹具和压缩空气供给所组成。图3.64所表示这特殊夹具将碳棒夹在铜钳口上，其中一个钳口有一系列洞，这些洞是用来输送压缩空气。进行切割时，碳棒靠近工件以产生一电弧。一旦电弧熔化金属，压缩空气被开启，吹走熔化了金属而产生槽或切口。夹具连接至电源及压缩空气源。任何不可燃压缩气体全部能够用，但至今为止，压缩空气是最廉价。图3.65所表示是空气碳弧切割整个系统。 CACA尤其是因为它能用于切割任何金属，而在很多行业中应用。即使它能切割全部金属，但对于尤其合金，需要考虑其它切割方法。图3.66所表示是CACA多个金属和合金切割电流型式和极性。当我们试图考虑用切割来去除焊缝或母材上带缺点区域时，应该认识到切割可十分有效地用于焊接接头准备。比如，对接二部件以方形坡口接在一起。然后CACA工艺可用来完成图3.67所表示均匀U型坡口。CACA也用于大而复杂部件粗加工。表3.66CACA对多种金属电源要求金属 电流型式 焊条极性 铝 DC正CACA基础优点之一是它是去除铜和合金 AC无金属相对有效方法。它有能力切割铁，铸造，可铸造，等等。 DC 负 任何金属。因为它所用电源和一些焊镁 DC正接所用相同，所以设备费用很小。所镍和合金 AC无必需就是购置夹具夹具能够连接到碳钢 DC正一已经有电源和压缩空气源上。不锈钢 DC正这种工艺关键缺点是相关安全。因为它固有噪杂和肮脏加工过程。所以，操作工可能要用耳罩以降低噪音程度，而且经过过滤器呼吸以消除所产生金属颗粒吸入。也可能要求有火警戒以确保所切出金属滴不会引发火灾。另一缺点就是所切好金属在深入焊接前需要清理。在切割中，可能会渗碳。等离子弧切割（PAC）最终一个要介绍热切割方法是等离子弧切割。除了是要用于去除金属而不是把金属连接在一起之外，这个工艺大部分和PAW相同。设备要求也相同，除了所要求电源要比用于焊接要更高部分。因为母材要增加加热，所以要求转移弧型焊把。经典手工或机械切割型PAC焊把图3.68所表示，在图3.69中所表示是整套PAC设备。对于机械化PAC切割，不仅焊把是内部水冷却，而且实际切割是在水或油下进行，以降低噪音和粉尘程度。它关键用途是切割非铁基金属，但也常常见于切割碳钢。它优点包含能切割OFC切割不了金属，高质量切割和增加了碳钢切割速度。它一个缺点是总切口太大而且切割边缘可能不平整。假如期望话，要用如水喷等特殊技术来改善边缘轮廓。另一缺点是和氧燃料切割相比，其设备成本较高。机械切割最终让我们来简单地讲一下和焊接一起使用机械切割方法。这些方法包含剪切，锯，磨，轧制，车，弯曲，成型，钻，刨和凿。它们能够用于接头准备，焊缝成型，部件制备，表面清理和焊缝中缺点去除。请见图3.70。焊接检验师应该知道怎样使用这些方法。这些方法错误应用可能会降低最终焊缝质量。如，很多这些方法用切割液来帮助操作。假如这些流体在焊接前没有完全清理洁净，就可能产生诸如气孔和裂纹等缺点。小结在金属制造中使用很多连接和切割工艺。知道多种多样工艺基础焊接检验师能在它们进行之前或当中发觉问题。技术水平和实践中取得经验相结合能够使得焊接检验师能愈加好地进行焊缝目视检验。关键术语和定义AC交流电流；在中国，极性改变是每秒50次。合金含有金属特征物质，并由二个或更多元素组成，其中最少有一个是金属元素。字母数字利用于命名中数字和字母组合。安培测量电流强度标准单位。电弧偏吹因为电磁力作用，焊接电弧偏移其正常路径。电弧长度从电极尖端到熔池表面距离。钎焊（硬钎焊）使用填充金属连接材料而母材不熔化，熔点大于840F（450C）。见软钎焊。毛细作用在钎焊中，使和固体所接触液体在要钎焊接头紧密接触表面之间分布力。碳钢铁和小量碳混合物。渗碳在焊接中，用于描述多出碳渗透热金属表面术语。在空气碳弧切割，CACA中可能出现。结合二个或多个材料连接在一起规范由一城市，市政当局，州或国家所采取文件，含有法律效应。DC直流；恒定电极DCEN直流电流，电极接负极。称为直流正接。DCEP直流电流，电极接正极。称为直流反接。不连续在材料结构中任何中止；并不一定是缺点。后拖量在OFC和PAC中，在切割进入点和退出点之间沿着切割边缘测量偏移量。电极在电弧，熔化导电焊渣或母材上终止电路上一元件。接合面一个部件和另一部件连接时接触或很靠近配合表面。铁基描述金属关键由铁为基础而组成，如钢术语。填充金属加入焊接，钎接金属或合金。焊剂用于阻止氧化物或其它不期望物在熔化金属和固体金属表面材料，并能熔化或帮助去除这些物质。夹渣陷入杂质材料，如焊渣，焊剂，钨或氧化物。未熔合在焊接金属熔合面或连接焊道之间没有熔合出现一焊接不连续。接头未焊透在坡口焊缝中跟部焊缝金属没有贯穿整个接头厚度。惰性气体不能和其它材料化学地相结合气体。氩和氦是在焊接中最常见到。切口宽度在切割工艺中产生切口宽度。小孔效应焊接在工件上穿透工件孔。当进行焊接时，熔化了金属在小孔后流动形成焊缝。ksi每平方英寸一千磅命名。70,000psi就等于70ksi。低合金钢是一个铁和碳合金，加入其它元素以提升强度。非铁基除铁基合金外合金。铜，镍和铝合金全部是非铁基。阻尼孔在焊接中，用于控制或压缩材料流动小孔。等离子在焊接中，离子化气体流气孔因为在固化中由残留气体而形成空穴状不连续。位置在焊接中，焊池，接头，连接件和焊接加热源之间相互关系。比如，平面，水平，垂直和上面。前缀一字母或数字加在一项目标开始以改变它意义。方向在焊接中，该术语用于垂直焊接方向，上坡焊和下坡焊。psi每平方英寸磅活泼气体能够和其它材料化学地相结合气体。沸腾钢含碳量极低，带有框或表面有浅深钢钢。通常在炼钢时出现。保护预防污染。渣在一些焊接和钎焊工艺中，焊剂和非金属杂质熔化产生非金属物。软钎焊用金属熔点低于840F（450C）填充金属，而不熔化母材连接材料方法。固溶体对金属言，就是一个固体熔于另一固体中。飞溅在熔化焊中，没有形成焊缝那部分飞出金属颗粒。后缀一字母或数字跟在一项目后面通常改变它意义。拉伸强度通常是以每平方英寸多少磅来计；用横截面积除以最大载荷来计算。国际标准单位是兆帕。咬边熔入靠近焊趾或焊根部母材并被留下而未填满沟槽，。电压电动力，或电势差，以伏特表示。废板碳钢板放在奥氏体不锈钢板上以许可用OFC方法切割。CACA或PAC对于切割不锈钢更有效。焊缝加热材料至焊接温度，有或没有压力，或单独用压力，有或没有填充材料，形成金属或非金属间局部结合。