切割是焊接生产备料工序的重要加工方法,包括冷,热两类切割,而热切割又有气体火焰切割,电弧切割.等离子弧切割和激光切割等各种工艺方法.目前各种金属和非金属材料的切割已经成为现代工业生产(特别是焊接生产)中的一个重要工序,因为被焊工件所需要的几何形状和尺寸,绝大多数是通过切割方法来实现的.切割技术被广泛应用在国民经济建设的各个领域中.

现代工程材料切割的方法有很多种,大致可归纳为冷切割和热切割两大类:

冷切割是在常温下利用机械方法使材料分离,如剪切,锯切(条锯,圆片锯.砂片锯等),铣切等,也包括近年来发展的水射流切割.

热切割是利用热能使材料分离,最常见的有气体火焰切割,等离子弧切割和激光切割等.现代焊接生产中钢材的切割主要采用热切割.热切割按物理现象可分为燃烧切割,熔化切割和升华切割三类,所有切割方法都是混合型的.燃烧切割是材料在切口处采用回加热燃烧,产生的氧化物被切割氧流吹出而形成切口:熔化切割是材料在切口处主要采用加热熔化,熔化产物被高速及高温气体射流吹出而形成切口;升华切割是材料在切口处主要采用加热汽化,汽化产物通过膨胀或被一种气体射流吹出而形成切口.

按照所用能源不同,热切割方法可分类如下:

(1)采用气体火焰的热切割

a.气割 采用气体火焰的热能将工件切割处预热到一定温度后,喷出高速切割氧流,使其燃烧并放出热量实现切割

b.氧-熔剂切割 在切割氧流中加入纯铁粉或其他熔剂,利用它们的燃烧和造渣作用实现气割.

(2)采用气体放电的热切割

a.电弧-氧切割

b.电弧-压缩空气气刨

c.等离子弧切割

(3)利用束流的热切割

a.激光切割

b.电子束切割

工业上应用的热切割法主要是氧气切割,等离子弧切割和激光切割等.

从发展趋势看,氧气切割将继续被等离子弧切割或激光切割所代替而进一步缩小其应用范围.但是,氧气切割设备简单,价格低(特别是割炬的价格低廉).因此,氧气切割至少在以下几种应用场合仍具有一定的优势:

1).在厚度100mm以上钢材的切割中,只有氧气切割方法能胜任,其他热切割方法难以与之竞争;

2).经常使用多割炬同时切割同形状零件和含公共切割线的矩形零件的场合(如从大张钢板上切割板条),仍具有良好的经济性;

3).适于切割焊接坡口和各种型材.

切割质量取决于割嘴类型,割嘴与板件的距离,氧气及预热气体的流速以及切割速度等,所有这些因素都是根据被切割材料和厚度选定的.

近年来,在燃气中以乙炔为基础,先后开发了丙烷,液化石油气,焦炉煤气,天然气等多种可燃气体,并根据各种气体的不同特性研制出最佳参数的专用切割机及其附件.通过推广应用表明,以丙烷为代表的新开发燃气在气体火炮热切割中代替乙炔,不仅可提高工件的切割质量,较大程度地防止回火,而且有明显的节能效果,为我国在气体火焰热切割领域中的燃气能源趋加气块占用粘合剂 向多元化,开辟了广阔前景.

激光切割具有热变形和热影响区小,切割精度高,适用于柔性生产等特点,在加工各种金属和非金属高精度零件中应用日益增多.目前应用最多的行业是汽车制造业.在航天工业中,激光切割被用于切割铝和钛及其合金,纤维增强复合材料等轻质高强度材料.

利用激光切割厚度大于8mm的碳钢时,切割效率不及等离子弧切割,但仍具有以下的有利因素:

(1)被切割零件的尺寸精度高,热变形小,有利于提高随后结构件的装配及焊接效率,特别是装配质量好,适合应用机器人焊接和机械化自动多头焊接的发展需要.

(2)激光设备的投资额逐渐下降,已接近等离子弧切割设备(包括除尘装置在内)的费用.

(3)激光切割装置基本上无易耗损零件,能实现无人化操作和每天24h连续运转,可提高生产效率.

水射流切割是在20世纪70年代才投入工业应用的.我国是在20世纪80年代末才开始进行高压水射流切割技术的试验研究和应用开发.在水射流切割过程中几乎不产生热作用,不会改变被加工材料的材质,切割精度也较高,可用于切割几乎所有的材料.在热切割法无法加工.切割后需要修磨割边以及需采用昂贵的设备进行加工的场合,更适合水射流切割技术的应用.

水射流切割目前在航空航天工业中应用最多,主要用于切割飞机机翼结构中石墨-环氧树脂复合材料,由纤维增强复合材料制造的直升机蒙皮,飞机内壁材料以及由石墨为主的复合结构件等.在汽车制造业中,用于切割玻璃纤维仪表板,纤维复合式门板,内装饰织物,塑料燃油箱罩等,也用来切除铝铸件和铸铁件的冒口.水射流切割还用于切割胶合板,聚四氟乙烯塑料,橡胶板等非金属材料,以及铅,双金属板,铜镍合金等金属.