气割用设备和材料
出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第351页（4951字）
1．气割用设备
气割用的设备包括氧气瓶、氧气减压器、乙炔瓶、回火保险器、割炬等。
(1)氧气瓶 氧气瓶是储存高压氧的容器，瓶体为天蓝色，并漆有“氧气”黑色字样，容量一般为40L，额定工作压力为15MPa。
(2)减压器 减压器是将气瓶中高压气体减到气割所需压力的一种调节装置，减压器不但能减低压力，调节压力，而且能使输出的低压气体的压力保持稳定，不会因气源压力降低而降低。气割用减压器有氧气减压器、乙炔减压器和丙烷减压器等。表1－11－4为几种常用的减压器及其性能参数。
表1－11－4 几种常用的减压器及其性能参数［2］
注：①lin(1英寸)=25．4mm。
(3)乙炔瓶 乙炔瓶是储存乙炔的容器，瓶体漆成白色，并漆有“乙炔“红色字样。瓶内装有浸满着丙酮的多孔性填料，可使乙炔以1．5MPa的压力安全地储存在瓶内。使用时，必须用乙炔减压器将乙炔压力降到低于0．103MPa方可使用。多孔性填料通常用质轻而多孔的活性炭、木屑、浮石和硅藻土等合制而成。乙炔瓶比乙炔发生器安全且卫生，目前正逐步取代乙炔发生器。
(4)回火保险器 回火保险器是装在燃料气体系统上，防止火焰向燃气管路或气源回烧的保险装置。回火保险器有水封式和干式两种。水封式中压回火保险器如图1－11－1所示，干式回火保险器如图1－11－2所示。使用水封式回火保险器时一定要先检查水位。
图1－11－1 水封式中压回火保险器
(a)正常工作 (b)发生回火
1．进气口 2．止回阀 3．筒体 4．水位阀 5．挡板 6．滤清器 7．出气口 8．橡皮膜 9．放气活门 10．放气口 11．弹簧
图1－11－2 干式回火保险器
1．防爆橡皮膜 2．橡皮压紧垫圈 3．滤清器 4．橡皮反向活门 5．下端盖 6．上端盖
(5)手工割炬 割炬同焊炬一样，有射吸式和等压式两种。射吸式割炬的原理如图1－11－3所示。乙炔是靠预热火焰的氧气射入吸管而被吸入射吸管内的。这种割炬适用于低压或中压乙炔。割嘴结构有环形(组合式)和梅花形(整体式)两种，如图1－11－4所示。等压式割炬只适用于中压乙炔。目前用得最多的也是射吸式割炬，其型号和参数如表1－11－5所示。
图1－11－3 射吸式割炬构造原理
1．割嘴 2．混合气管 3．射吸管 4喷嘴 5．预热氧气阀 6．乙炔阀 7．乙炔 8．氧气 9．切割氧气阀 10．切割氧气管
图1－11－4 割嘴的形状
(a)环形 (b)梅花形
表1－11－5 氧－乙炔射吸式割炬型号及其参数［3］
注：型号中G表示割炬，0表示手工，1表示射吸式，后缀数字表示气割低碳钢最大厚度(mm)。
(6)半自动切割机 半自动切割机有手扶式、小车式和仿形式等型式。
①手扶式半自动切割机重量轻、操作搬动方便、切口面质量好、价格较低，主要用于切割厚50mm以下的各种成形零件及相应的焊接坡口(坡口角度不大于45°)，是代替手工割炬切割成形零件的有效工具。工作时，切割机由电动装置驱动，而切割导向由操作者扶着手柄按划线操纵。配上小型导轨可自动切割直线，使用半径杆也能割圆。部分国产手扶式半自动切割机的主要性能指标如表1－11－6所示。
表1－11－6 手扶式半自动切割机主要技术参数［6］
②小车式半自动切割机 一种通用的机械式切割设备，主要用于切割直线及坡口。切割时，小车沿直线导轨行走进行切割。配上半径杆可以切割半径较大的圆件。部分小车式半自动切割机主要技术参数如表1－11－7所示，常用的小车式半自动切割机为CG1－30。
表1－11－7 小车式半自动切割机主要技术参数［6］
③仿形切割机(靠模切割机)利用驱动电磁滚轮沿钢质样板边缘滚动，并带动割炬进行仿形切割的一种半自动切割装置。这种切割机结构紧凑，操作方便，十分适合有一定批量的同形中、小尺寸零件的切割。表1－11－8为部分国产仿形切割机的主要技术参数。
表1－11－8 仿形切割机主要技术参数［2］［6］
注：A型用于直线及坡口切割。
(7)自动切割机 自动切割机包括光电跟踪气割机、门式气割机和数控气割机等。
①光电跟踪气割机 利用光电原理自动跟踪样板图上的线条或图形边缘，同时带动割炬进行仿形切割。按跟踪原理可分为单光点边缘跟踪和双光点线跟踪两种方式；按跟踪装置驱动方式分为小车和坐标式两种；按切割机结构形式分为门架式、双臂式和单臂式三种。
门架式光电跟踪气割机是一种大型设备，使用1：10或1：5缩尺样板图，适用于切割大型零件；双臂式的样板台在中间，两侧悬臂梁上各装若干个割炬，适用于同时加工批量较大的同形零件；单臂式气割机跟踪1：1样板图进行仿形切割，现在应用较广，适用于切割多品种、批量不大的同形零件，设备投资相对较低，占用场地面积不大。
表1－11－9为国产UXC／NCE280型光电跟踪切割机的主要技术参数。这种切割机以光电跟踪切割为主，兼有数控、光电跟踪、随机编程和寻踪读入等多种功能，自动化程度比一般光电跟踪切割机更高。而且既可切割，又能配上等离子弧割炬进行等离子弧切割，特别适合单件或小批量加工钢材和有色金属材料的工厂使用。
表1－11－9 国产UXC／NCE280型光电跟踪切割机主要技术参数［6］
②门式气割机 用于加工大规格钢板的板边及焊接坡口和割出板条，主要由驱动装置的门架和割炬组、轨道、电气操作盘和气体操作盘等组成。
门架跨度(即轨道间距)最大为20m。门架正面设有2～6组4割炬组，供切割板边各种焊接坡口(I、V、Y、X形等)之用。背面通常设多个垂直割炬，用于切出板条，也称多头切割装置。大型门式气割机最多配有50个割炬。门架沿轨道的驱动一般采用滚轮摩擦驱动方式，由直流电机经减速后带动滚轮沿轨面滚动。
门式气割机切割精度高，可替代机械刨边或铣边加工设备，获得了广泛应用。表1－11－10为国产HGM型系列门式气割机主要技术参数。
表1－11－10 国产HGM型系列门式气割机主要技术参数［6］
③数控切割机 是现代热切割技术与计算机技术相结合的产物。其加工成形的尺寸精度为±0．5～±1．0mm，切割面粗糙度可达Ra12．5μm，切割成形的毛坯无需二次加工即可投入装配和施焊。
数控切割机主要由数控系统(含操作台)、伺服系统、传动机构、床身、导轨、溜板、割炬升降总成、气路系统等组成。根据需要，还可配备自动调高系统、点火系统、划线系统、冷却系统等。目前，数控切割机的命名尚没有详细的国家标准，多由生产企业自己命名。国产数控切割机的品种较多。表1－11－11和表1－11－12分别为NC系列(双边驱动)和NCS系列(单边驱动)数控火焰切割机部分型号的技术参数。
表1－11－11 NC系列数控火焰切割机部分型号的技术参数［6］
注：导轨可按每2m一段加长或缩短；切割长度=导轨长度－3000mm；最大切割厚度为300mm。
表1－11－12 NCS系列数控火焰切割机部分型号的技术参数［6］
注：导轨可按每2m一段加长或缩短；切割长度=导轨长度－3000mm；最大切割厚度为300mm。
2．气割用气体
气割常用的气体有乙炔、液化石油气和氧气等。
(1)乙炔 乙炔是碳氢化合物，分子式为C2H2，在0℃和101．325kPa压力下是无色气体。乙炔在纯氧中燃烧的火焰，温度可达3150℃左右，热量比较集中。乙炔易溶于丙酮中，在15℃、0．1MPa时，1L丙酮能溶解23L乙炔，压力增大到1．42MPa时，1L丙酮能溶解乙炔约400L。
乙炔是易爆气体，它有如下特性：
①乙炔温度超过300℃或压力超过0．15MPa时，遇火就会爆炸。
②乙炔与空气或氧气混合，爆炸性大大增加。乙炔与空气混合，按体积计，乙炔占2．2%～81%时，乙炔与氧气混合，按体积计，乙炔占2．8%～93%时，混合气体达到自燃温度(乙炔和空气混合气体的自燃温度为305℃，乙炔与氧气混合气体的自燃温度为300℃)，或遇火星时，在常压下也会爆炸。乙炔与氧气、次氯酸盐等化合，受日光照射或受热就会发生爆炸。乙炔与氮、一氧化碳、水蒸气混合会降低爆炸危险。
③乙炔溶解在液体里(1g丙酮，在0℃时能溶解33L乙炔)会大大降低爆炸性。
④乙炔的爆炸性与贮存乙炔的容器形状、大小有关。容器直径越小，越不容易爆炸。乙炔贮存在有毛细管状物质的容器中，即使压力增高到2．65MPa时也不会爆炸。
(2)液化石油气 液化石油气的主要成分是丙烷。液化石油气在常压下以气态存在，在0．8～1．5MPa压力下就可变为液态。气态的液化石油气在标准状态下密度为1．8～2．5kg／m3，比空气重。
丙烷在纯氧中燃烧的火焰温度可达2800℃左右。液化石油气达到完全燃烧所需的氧气量比乙炔约大一倍。液化石油气在氧气中燃烧速度约为乙炔的一半。丙烷与空气混合，丙烷以体积计占2．3%～9．5%时，遇有火星，也会爆炸。
(3)氧气 可燃气体乙炔和液化石油气只有在纯氧中燃烧，才能达到最高温度。因此，用于焊接和切割的氧气纯度要在99．5%以上。氧气纯度不够，会明显影响燃烧效率与切割效果。