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切割自动化
本文重点介绍什么是火焰切割工艺及其工作原理。
它是一种热切割工艺,用于分离和塑造钢组件。火焰切割使用氧气和燃料源来产生熔化材料的火焰。
通常称为火焰切割的工艺有许多其他名称,例如氧乙炔切割、氧气燃气切割、氧气燃烧、钢燃烧,等等。该工艺由托马斯·弗莱彻(Thomas Fletcher)于 1901 年获得专利,迄今已有 122 年(截止到 2022 年)历史。它的最早的商业应用之一是英国人所说的“撬银行大门”或“撬保险箱”。
该过程是一种热化学过程,需要强热源(称为“预热”)和纯氧。要求纯氧的最低纯度为 99.5%,这是氧气瓶和散装系统中通常的最低纯度。纯度降低 0.1% 会导致切割速度降低约 10%,由此可见纯度的重要性。
虽然氧气来源可能是纯净的,但如果连接不当、软管质量不合格或有任何泄漏,都可能使系统中出现杂质,从而降低切割速度。氧气的高纯度意味着高风险,因此在选择设备和设计管道系统时需要格外小心。有许多文档可以帮助解决这些安全问题。联邦法律 (OSHA) 对于所用设备以及要遵循的程序提出了许多要求。
该工艺可用于切割许多不同的材料,其基本要求是形成的氧化物的熔点必须比要切割的母材低。举一个常见的例子,那就是不能用这种工艺来切割铝,因为铝的熔点为 649-704℃ (1,200-1,300°F),而氧化铝的熔点为 2760+℃ (5,000+°F)。不锈钢中添加了铬和镍等“抗氧化”添加剂,而火焰切割却是促进氧化的过程,因此,如果没有一些辅助手段,则不能切割不锈钢。
该工艺可以切割 254 厘米(100 英寸)厚的钣金板。在 1958 年引入等离子体切割之前,所有厚度都使用火焰切割。如今,比 9.525-12.7 毫米(3/8-1/2 英寸)更薄的金属通常只使用等离子或激光切割,因为薄材料非常难以采用火焰切割。薄材料需要非常强的预热,因为高质量切割要求非常高的切割速度,因此需要高温高速预热。
针对所有厚度的过程都是相同的,即材料必须“预热”到 871-982℃ (1,600-1,800°F),然后将纯氧排放到预热区域,钢氧化或燃烧,因此称为“燃烧”。(“烧制者”通常指操作员。)最终切割表面的质量会非常出色,顶部边缘锋利,切割表面方正/平坦,下边缘锋利无渣。
切割质量取决于许多参数,其中最主要的是烧制者/操作员的能力。以下是控制切割质量的简短但不完整的项目/参数列表:
这些参数中的大多数可能因要切割的板材的材料和表面状况而异。所有这些项目都由操作员控制,因此,训练有素的操作员很重要。另外,适当且维护良好的机器也很重要性。