割炬等離子割炬

EXA-6000型6m×18m水下等離子數(shù)控切割機床，所用系統(tǒng)是NCE2000，等離子切割電源型號是MAX200，200A，氧氣等離子空氣保護。它提供高切割速度，有較好的經(jīng)濟性。

主要參數(shù)

等離子氣體類型為氧氣，等離子氣體壓力，試驗3～4kg，運行3.5～4.8kg，保護氣體類型為空氣，保護氣體壓力5kg，割炬至工件的距離按材料及厚度不同，可在3～6mm調(diào)整使用，引弧電流設置為200A，弧壓設置125～145V，運行速度3700～680mm/min，等離子氣體入口壓力8.5kg，保護氣體入口壓力6.5kg。

射吸式割炬是通過噴射氧流的射吸作用將燃料與氧氣混合后燃燒，該類割炬使用的燃料分為氣體和液體兩種，氣體燃料主要是乙炔，液體燃料主要為汽油和醇基燃料等。以國家關于限制乙炔氣發(fā)展、尋求新能源替代乙炔的整體要求作為出發(fā)點，研究一種以液體燃料為基礎的射吸式割炬，以消除乙炔割炬存在的弊端。

一、射吸割據(jù)工作原理

射吸式液體燃料割炬的關鍵結構為射流泵，射流泵是一個沒有運動部件的泵，它是利用一股流體的能量抽送另一股流體的泵。射流泵工作時，高壓氧氣以流速V1由射流泵噴嘴高速射出，連續(xù)帶走了吸入室的空氣，在吸入室內(nèi)形成低壓區(qū)，被抽升的液體燃料在大氣壓力作用下，以流速V2進入吸入室內(nèi)，兩股流體在喉管中進行能量的傳遞和交換，工作流體的速度降低，被吸入流體的速度增加，直到喉管出口，使兩者的流速和壓力趨于一致，然后經(jīng)擴散管使部分動能轉化為壓力能后，經(jīng)由管道輸送到割炬的噴嘴，在割嘴處與切割氧混合燃燒，達到切割金屬的目的。

設計的割炬使用液體燃料，在噴嘴處產(chǎn)生高溫火焰，使割炬具有一定的溫度，并傳遞至割炬喉管處，使其有適當?shù)臒崃繉σ后w燃料進行加熱并霧化，以便獲得更好的氣化效果，提高燃燒效率。

二、射吸割據(jù)性能影響因素

1、設計參數(shù)及裝配因素

1）設計參數(shù)。

射流泵主要參數(shù)有：壓力比h、流量比q、喉嘴面積比m、兩種流體的密度比ρ，用以上參數(shù)可以表示射流泵壓力比的基本方程：h =f（m，q，ρ），由射流泵基本性能曲線可知，當ρ一定時，在某一個喉嘴面積比下，壓力比與流量比近似為直線關系，隨m值的增大，直線由陡降變?yōu)槠骄彙Ｔ诿娣e比已定的情況下，使射流泵效率最高的流量比和壓力比成為最優(yōu)的流量比和壓力比。

2）裝配質量。

裝配射吸結構時應注意噴嘴和喉管的同軸度，以確保其具備足夠的射吸能力，亦應保證射吸結構的密封性，保證不漏氣。裝配割炬的割嘴時，必須使割嘴的內(nèi)芯和外套保持同心，以達到切割氧射流位于預熱火焰的中心。安裝割嘴時，要注意擰緊割嘴螺母，防止燃料泄露。

2、操作因素

1） 切割前處理。

切割前應將工件上的漆皮、鐵銹及污物清理干凈。如在硬化地面上切割，還需將工件墊高，以防地面受熱將熔渣爆濺，以保證操作安全有效進行。

2）切割氧壓力。

根據(jù)工件厚度、割嘴型號及氧氣的純度選擇氧氣壓力。切割氧壓力過大或過小，都會使切割效果不佳。實際切割中，最佳切割氧壓力可用試放風線的辦法確定，對所選用的割嘴，當風線最清晰且最長時，該壓力即為合適值。

3）預熱火焰功率。

切割時預熱火焰功率應選用中性焰或輕微氧化焰，確保其強度適中。實際中應根據(jù)工件厚度、割嘴型號和質量要求選用，切割的預熱時間根據(jù)工件厚度確定。

4）切割速度。

切割速度與工件厚度和割嘴型號有關，工件愈厚，切割速度要慢，反之要快。切割速度須與切口內(nèi)金屬的氧化速度相適應，切割速度過慢會使切口邊緣不齊，甚至產(chǎn)生局部熔化現(xiàn)象；切割太快則后拖量過大，甚至割不透。在切割操作時，切割速度可根據(jù)切口中落下的熔渣火花方向來掌握，火花呈垂直或稍偏前方排出時為正常速度。直線切割時采用火花稍偏后方排出的較快速度。

5）割嘴與工件間的傾角。

該傾角和工件的厚度有關，其大小影響切割速度和后拖量。當割嘴沿切割前進方向傾斜一定角度時，能使熔渣吹向切割線的前緣，減少后拖量，從而提高切割速度。如傾角選擇不當，在有損切割效率的情況下，還會增加氧氣消耗量，甚至造成切割困難。

6）割嘴到工件的距離。

應根據(jù)預熱火焰功率及工件厚度來確定割嘴到工件表面的距離，通?；鹧嫜嫘碾x開工件表面的距離在3~5 mm范圍。如果割嘴高度過低，氧氣對割縫的冷卻作用增加；如果距離過大，火焰溫度不夠，割縫燃燒不好，并導致切割氧流動力下降，使排渣困難，影響切割質量。

三、常見問題分析

1）割炬射吸能力減小。

長期使用灰塵雜質進入割炬，造成氧氣通道堵塞，射流氧壓力降低，此時可開啟氧氣調(diào)節(jié)閥使氧氣倒流，將雜質吹出；如果割嘴堵塞，可用通針將雜質清除；或因射吸結構中的噴嘴與喉管不同軸引起，應及時調(diào)直對正。

2）切割火焰偏火，工作狀態(tài)不穩(wěn)定。

液體燃料霧化效果不好，與氧氣的混合均勻度差，混合后的氣化性能不足引起，可檢查射吸結構的密封性，以保證霧化效果；或因氧氣閥針的螺紋磨損，配合間隙過大，造成漏氣等現(xiàn)象，須更換氧氣閥針。

3）焊割時出現(xiàn)滅火現(xiàn)象。

原因之一是割嘴松動，應及時將割嘴與割炬本體重新連接，保證密封性；或由于割嘴與混合氣管溫度過高，此時應關閉燃料氣管，將割嘴浸入水中冷卻。

影響射吸式液體燃料割炬的因素很多，主要包括設計參數(shù)、裝配質量和操作方法等。為了達到射吸式割炬的最佳效果，需要理論結合實際，得到最佳設計參數(shù)及操作方法，以提高工作效率及生產(chǎn)過程的安全性。使用割炬切割的過程中，也會出現(xiàn)其他預期不到的問題，需要設計及使用者特別對待并及時總結，以達到最佳使用效果。

割炬按預熱火焰中氧氣和乙炔的混合方式不同分為射吸式和等壓式兩種，其中以射吸式割炬的使用最為普遍。割炬按其用途又分為普通割炬、重型割炬以及焊、割兩用炬等。

割炬和焊炬都是氣焊工的重要工具，如果使用不當，可能造成放焰，回火以至燃燒和爆炸事故。因此，使用過程中應注意以下事項 ：

1. 按照焊炬、割炬的焊嘴大小，配備氧氣和乙炔的壓力和氣量。

2. 噴嘴和金屬板不能相碰。

3. 注意檢查墊圈和各環(huán)節(jié)的閥門是否漏氣。

4. 噴嘴發(fā)生堵塞，用通針捅噴嘴時，應將噴嘴拆下，從內(nèi)向外疏通。

5. 使用前，應將橡皮管內(nèi)的空氣排出，然后分別開啟氧氣和乙炔閥門，暢通后方能點火試焊。

6. 焊炬、割炬的各部分不得沾污油脂。

7. 焊炬、割炬的噴嘴熱度不能過高，如果過高需要用水冷卻。

8. 點火時，應先開乙炔閥門，點著后再開氧氣。其目的在于放出乙炔——空氣混合氣，便于點火和檢查乙炔是否暢通。

9. 乙炔和氧氣閥門如有漏氣現(xiàn)象，應及時修理。

10. 不得將正在燃燒的割炬或焊炬的噴嘴臥放在工件上或地面上。

11. 離開工作崗位時，禁止將點燃的焊炬、割炬放在操作臺上。

12. 交接班時或停止焊割時，應關閉氧氣和回火防止器的閥門。

13. 橡皮管要專用，要有標記以便區(qū)別，乙炔管和氧氣管不能對調(diào)使用。

14. 發(fā)現(xiàn)橡皮管凍結時，應用溫水或熱蒸汽解凍，禁止用火烤，更不允許用氧氣去吹乙炔管道。

15. 氧氣、乙炔用的橡皮管，不要隨便亂放，管口不要貼住地面，以免填入土和雜質，發(fā)生堵塞。

（1）選擇合適的割嘴應根據(jù)切割工件的厚度，選擇合適的割嘴。裝配割嘴時，必須使內(nèi)嘴和外嘴保持同心，以保證切割氧射流位于預熱火焰的中心，安裝割嘴時注意擰緊割嘴螺母。

（2）檢查射吸情況射吸式割炬經(jīng)射吸情況檢查正常后，方可把乙炔皮管接上，以不漏氣并容易插上、拔下為準。使用等壓式割炬時，應保證乙炔有一定的工作壓力。

（3）火焰熄滅的處理點火后，當擰預熱氧調(diào)節(jié)閥調(diào)整火焰時，若火焰立即熄滅，其原因是各氣體通道內(nèi)存有臟物或射吸管喇叭口接觸不嚴，以及割嘴外套與內(nèi)嘴配合不當。此時，應將射吸管螺母擰緊；無效時，應拆下射吸管，清除各氣體通道內(nèi)的臟物及調(diào)整割嘴外套與內(nèi)套間隙，并擰緊。

（4）割嘴芯漏氣的處理預熱火焰調(diào)整正常后，割嘴頭發(fā)出有節(jié)奏的“叭、叭”聲，但火焰并不熄滅，若將切割氧開大時，火焰就立即熄滅，其原因是割嘴芯處漏氣。此時，應拆下割嘴外套，輕輕擰緊嘴芯，如果仍然無效，可再拆下外套，并用石棉繩墊上。

（5）割嘴頭和割炬配合不嚴的處理點火后火焰雖正常，但打開切割氧調(diào)節(jié)閥時，火焰就立即熄滅。其原因是割嘴頭和割炬配，合面不嚴。此時應將割嘴擰緊，無效時應拆下割嘴，用細砂紙輕輕。研磨割嘴頭配合面，直到配合嚴密。

（6）回火的處理當發(fā)生回火時，應立即關閉切割氧調(diào)節(jié)閥，然后關閉乙炔調(diào)節(jié)閥及預熱氧調(diào)節(jié)閥。在正常工作停止時，應先關切割氧調(diào)節(jié)閥，再關乙炔和預熱氧調(diào)節(jié)閥。

（7）保持割嘴通道清潔割嘴通道應經(jīng)常保持清潔光滑，孔道內(nèi)的污物應隨時用通針清除干凈。

（8）清理工件表面工件表面的厚銹、油水污物要清理掉。在水泥地面上切割時應墊高工件，以防銹皮和熔渣在水泥地面上爆濺傷人。

等壓式割炬是指其結構與射吸式不同，其特點是割嘴為整體梅花形，乙炔與預熱氧的混合，是在割嘴的空隙內(nèi)完成的，所以體積小( 0.6kg)，使用輕便。等壓式割炬主要由主體、乙炔調(diào)節(jié)閥、預熱氧調(diào)節(jié)閥、切割氧調(diào)節(jié)閥、割嘴、乙炔管和氧氣管等組成。

射吸式液體燃料割炬的關鍵結構為射流泵，射流泵是一個沒有運動部件的泵，它是利用一股流體的能量抽送另一股流體的泵。射流泵工作時，高壓氧氣以流速V1由射流泵噴嘴高速射出，連續(xù)帶走了吸入室的空氣，在吸入室內(nèi)形成低壓區(qū)，被抽升的液體燃料在大氣壓力作用下，以流速V2進入吸入室內(nèi)，兩股流體在喉管中進行能量的傳遞和交換，工作流體的速度降低，被吸入流體的速度增加，直到喉管出口，使兩者的流速和壓力趨于一致，然后經(jīng)擴散管使部分動能轉化為壓力能后，經(jīng)由管道輸送到割炬的噴嘴，在割嘴處與切割氧混合燃燒，達到切割金屬的目的。

設計的割炬使用液體燃料，在噴嘴處產(chǎn)生高溫火焰，使割炬具有一定的溫度，并傳遞至割炬喉管處，使其有適當?shù)臒崃繉σ后w燃料進行加熱并霧化，以便獲得更好的氣化效果，提高燃燒效率。

cutting blow pipe

利用可燃氣體同氧混合燃燒所產(chǎn)生的火焰分離材料的熱切割，又稱氧氣切割或火焰切割。氣割時，火焰在起割點將材料預熱到燃點，然后噴射氧氣流，使金屬材料劇烈氧化燃燒，生成的氧化物熔渣被氣流吹除，形成切口。氣割用的氧純度應大於99%；可燃氣體一般用乙炔氣，也可用石油氣、天然氣或煤氣。用乙炔氣的切割效率最高，質量較好，但成本較高。氣割設備主要是割炬和氣源。割炬是產(chǎn)生氣體火焰、傳遞和調(diào)節(jié)切割熱能的工具，其結構影響氣割速度和質量。采用快速割嘴可提高切割速度，使切口平直，表面光潔。手工操作的氣割割炬，用氧和可燃氣體的氣瓶或發(fā)生器作為氣源。半自動和自動氣割機還有割炬驅動機構或坐標驅動機構、仿形切割機構、光電跟蹤或數(shù)字控制系統(tǒng)。大批量下料用的自動氣割機可裝有多個割炬和計算機控制系統(tǒng)。被氣割的金屬材料應具備下列條件：①在純氧中能劇烈燃燒，其燃點和熔渣的熔點必須低于材料本身的熔點。熔渣具有良好的流動性，易被氣流吹除。②導熱性小。在切割過程中氧化反應能產(chǎn)生足夠的熱量，使切割部位的預熱速度超過材料的導熱速度，以保持切口前方的溫度始終高於燃點，切割才不致中斷。因此，氣割一般只用于低碳鋼、低合金鋼和鈦及鈦合金。氣割是各個工業(yè)部門常用的金屬熱切割方法，特別是手工氣割使用靈活方便，是工廠零星下料、廢品廢料解體、安裝和拆除工作中不可缺少的工藝方法。

氣源

鈦合金

可燃氣體

火焰切割

射吸式割炬是指采用的割嘴，其中心是切割氧通道，預熱火焰均勻分布在割嘴周圍。割嘴按結構形式分為組合式（環(huán)形）和整體式（梅花形）兩種。

射吸式液體燃料割炬的關鍵結構為射流泵，射流泵是一個沒有運動部件的泵，它是利用一股流體的能量抽送另一股流體的泵。射流泵工作時，高壓氧氣以流速V1由射流泵噴嘴高速射出，連續(xù)帶走了吸入室的空氣，在吸入室內(nèi)形成低壓區(qū)，被抽升的液體燃料在大氣壓力作用下，以流速V2進入吸入室內(nèi)，兩股流體在喉管中進行能量的傳遞和交換，工作流體的速度降低，被吸入流體的速度增加，直到喉管出口，使兩者的流速和壓力趨于一致，然后經(jīng)擴散管使部分動能轉化為壓力能后，經(jīng)由管道輸送到割炬的噴嘴，在割嘴處與切割氧混合燃燒，達到切割金屬的目的。

設計的割炬使用液體燃料，在噴嘴處產(chǎn)生高溫火焰，使割炬具有一定的溫度，并傳遞至割炬喉管處，使其有適當?shù)臒崃繉σ后w燃料進行加熱并霧化，以便獲得更好的氣化效果，提高燃燒效率。