焊接工藝中乙炔較其它燃?xì)飧�具有特殊的�?yōu)鋼

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　　數(shù)控火焰切割機(jī)數(shù)控切割機(jī)(CNC Cutting Machine )就是用數(shù)字程序驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)，搭載火焰切割系統(tǒng)，使用數(shù)控系統(tǒng)來(lái)控制火焰切割系統(tǒng)的開關(guān)，對(duì)鋼板等金屬材料進(jìn)行切割。這種機(jī)電一體化的切割設(shè)為數(shù)控火焰切割機(jī)。數(shù)控火焰切割機(jī)可分為3大部分：數(shù)控系統(tǒng)、火焰切割系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，不同家生產(chǎn)的大體相同。 數(shù)控火焰切割機(jī)英文名稱flame cutting machine

　　數(shù)控火焰切割機(jī)切割具有大厚度碳鋼切割能力，切割費(fèi)用較低，但存在切割變形大，切割精度不高，而且切割速度較低，切割預(yù)熱時(shí)間、穿孔時(shí)間長(zhǎng)，較難適應(yīng)全自動(dòng)化操作的需要。它的應(yīng)用場(chǎng)合主要限于碳鋼、大厚度板材切割，在中、薄碳鋼板材切割上逐漸會(huì)被等離子切割代替。

　�。�1）檢查各氣路、閥門，是否有無(wú)泄漏，氣體安全裝置是否有效。 （2）檢查所提供氣體入口壓力是否符合規(guī)定要求。 （3）檢查所提供電源電壓是否符合規(guī)定要求。

　　3.根據(jù)不同板厚和材質(zhì)、重新設(shè)定機(jī)器中的切割速度和預(yù)熱時(shí)間，設(shè)定預(yù)熱氧、切割氧合理的壓力。

　　4.在點(diǎn)火后，不得接觸火焰區(qū)域。操作人員應(yīng)盡量采取飛濺小的切割方法，保護(hù)割嘴。

　　5.檢查加熱火焰，以及切割氧射流，如發(fā)現(xiàn)割嘴有損壞，應(yīng)及時(shí)更換、清理。清理割嘴應(yīng)用專用工具清理。

　　6.切割過(guò)程中發(fā)生回火現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)切斷電源，停機(jī)并關(guān)掉氣體閥門，回火閥片若被燒化，應(yīng)停止使用，等家或?qū)�業(yè)人員進(jìn)行更換。

　　7.數(shù)控火焰操作工操作切割機(jī)時(shí)，要時(shí)刻注意設(shè)運(yùn)行狀況，如發(fā)現(xiàn)有異常情況，應(yīng)按下緊停開關(guān)，及時(shí)退出工作位，嚴(yán)禁開機(jī)脫離現(xiàn)場(chǎng)。

　　8.操作人員應(yīng)注意，切割完一個(gè)工件后，應(yīng)將割炬提升回原位，運(yùn)行到下一個(gè)工位時(shí)，再進(jìn)行切割。

　　9.操作人員應(yīng)按給定切割要素的規(guī)定選擇切割速度，不允許單純?yōu)榱颂岣吖ばФ�增大設(shè)負(fù)荷，處理好設(shè)壽命與效率和環(huán)保之間的關(guān)系。

　　1.軌道不允許人員站立、踏踩、靠壓重物，更不允許撞擊，導(dǎo)軌面每個(gè)班用壓縮空氣除塵后用紗布沾20#機(jī)油擦拭軌面。隨時(shí)保持導(dǎo)軌面潤(rùn)滑、清潔。

　　3.操作人員只允許拆卸割嘴，其余零件不能隨意拆卸，電氣接線盒只允許有關(guān)人員檢修時(shí)，方能打開。

　　4.該設(shè)若出現(xiàn)故障，應(yīng)及時(shí)請(qǐng)維修人員處理，故障較大時(shí)，應(yīng)先報(bào)設(shè)處組織有關(guān)人員會(huì)審，確定維修方案。嚴(yán)禁私自拆機(jī)檢查。

　　2.工作人員掛牌上崗操作，無(wú)關(guān)人員不得上機(jī)，更不準(zhǔn)擅自按動(dòng)鍵，以免損壞機(jī)器或程序，數(shù)據(jù)丟失。

　　3.移動(dòng)設(shè)時(shí)，應(yīng)注意不允許發(fā)生脫鉤或前沖，機(jī)上包括導(dǎo)軌任何一部分都不能撞擊。

　　6.操作者不得隨意把外來(lái)程序調(diào)入機(jī)器內(nèi)存內(nèi)，以防病毒，只許用本認(rèn)可專用軟件。

　　龍門式結(jié)構(gòu)，使得該機(jī)型不僅在外觀上更為大氣，而且在運(yùn)行上更加穩(wěn)定，工作效率高，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，并可在橫梁上放置小型機(jī)載等離子電源；可用于各種碳鋼錳鋼、不銹鋼等金屬材料的大、中、小型鋼板下料。該機(jī)型橫向跨度有3m、4m、5m、6m、8m等多種規(guī)格，均采用雙邊驅(qū)動(dòng)；還可根據(jù)用戶要求配置多把割炬，或配置成異型切割和直條切割兩用切割方式，另可選配電容或等離子自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)；基本配置

　　1. 橫梁：采用方管對(duì)焊結(jié)構(gòu)，具有剛性好，精度高，自重輕，慣量小的特點(diǎn)。所有焊接件均振動(dòng)時(shí)效去應(yīng)力處理，有效的防止了結(jié)構(gòu)變形；

　　2. 縱、橫向驅(qū)動(dòng)：均采用精密齒輪齒條（7級(jí)精度）傳動(dòng)。橫向?qū)к壊捎门_(tái)灣進(jìn)口的直線導(dǎo)軌，縱向?qū)к壥怯删�密加工的特質(zhì)鋼軌制成，保證了切割機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)，精度高，且經(jīng)久耐用，清潔美觀；減速采用行星齒輪減速器，可以非常完美的保證運(yùn)動(dòng)的精度和平衡度；

　　3. 縱向驅(qū)動(dòng)架（端架）：兩端裝有水平導(dǎo)向輪，可調(diào)整驅(qū)動(dòng)架底部偏心輪對(duì)導(dǎo)軌的壓緊程度，使整機(jī)在運(yùn)動(dòng)中保持穩(wěn)定的導(dǎo)向。裝有除塵器，隨時(shí)刮掃積聚在導(dǎo)軌表面的雜物；

　　4. 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為國(guó)產(chǎn)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)，根據(jù)用戶需要可選用世界產(chǎn)品——進(jìn)口日本松下交流伺服驅(qū)動(dòng)/國(guó)產(chǎn)伺服驅(qū)動(dòng)，使整機(jī)更加運(yùn)行平穩(wěn)，速度變速范圍更寬，加速時(shí)間短；

　　5. 升降體采用鋁合金結(jié)構(gòu)體，升降導(dǎo)向采用直線導(dǎo)軌，升降提升采用滾珠絲杠提升；

　　7. 數(shù)控控制系統(tǒng)采用自主研發(fā)控制系統(tǒng)，具有目前國(guó)內(nèi)為優(yōu)良的穩(wěn)定性和超強(qiáng)抗干擾能力。

　　6. 割炬配置：標(biāo)配1把，可選配火焰或者等離子割炬，還可根據(jù)用戶需求進(jìn)行定制；

　　7. 切割厚度：火焰可切割200mm，等離子切割厚度視所選電源大小而定；

　　8. 點(diǎn)火調(diào)高：自動(dòng)點(diǎn)火、電動(dòng)調(diào)高，根據(jù)用戶要求可選配電容式或弧壓式自動(dòng)調(diào)高；

　　9. 數(shù)控系統(tǒng)：為自主研發(fā)的控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)單易用，性能穩(wěn)定；根據(jù)用戶要求可選用北京斯達(dá)特2000或3000系統(tǒng)，進(jìn)口型有美國(guó)海寶系統(tǒng)、FastCNC數(shù)控系統(tǒng)；

　　數(shù)控火焰切割機(jī)切割時(shí)一般選用中性焰或輕微的氧化焰。在切割過(guò)程中要保證火焰的強(qiáng)度要適中，應(yīng)根據(jù)工件厚度、割嘴種類和質(zhì)量要求選用預(yù)熱火焰。

　　在氣割厚鋼板時(shí)，龍門式數(shù)控火焰切割機(jī)由于氣割速度較慢，為防止割縫上緣熔化，應(yīng)相應(yīng)使火焰能率降低；若此時(shí)火焰能率過(guò)大，會(huì)使割縫上緣產(chǎn)生連續(xù)珠狀鋼粒，甚至熔化成圓角，同時(shí)還造成割縫背面粘附熔渣增多，而影響氣割質(zhì)量。如在氣割薄鋼板時(shí)，因氣割速度快，可相應(yīng)增加火焰能率，但割嘴應(yīng)離工件遠(yuǎn)些，并保持一定的傾斜角度；若此時(shí)火焰能率過(guò)小，使工件得不到足夠的熱量，就會(huì)使氣割速度變慢，甚至使氣割過(guò)程中斷。

　　1、預(yù)熱火焰的功率要隨著板厚的增大而加大，割件越厚，預(yù)熱火焰功率越大；

　　2、在切割較厚鋼板時(shí)，應(yīng)采用輕度碳化焰，以免切口上緣熔塌，同時(shí)也可使外焰長(zhǎng)一些。

　　3、使用擴(kuò)散型割嘴和氧簾割嘴切割厚度 200mm 以下鋼板時(shí)，火焰功率選大一些，以加速切口的前緣加熱到燃點(diǎn)，從而獲得較高的切割速度。

　　4、切割碳含量較高或合金元素教多的鋼材時(shí)，因?yàn)樗麄內(nèi)键c(diǎn)較高，預(yù)熱火焰的功率要大一些。

　　5、用單割嘴切割坡口時(shí)，因熔渣被吹向切口外側(cè)，為補(bǔ)充能量，要加大火焰功率。

　　數(shù)控火焰切割機(jī)將傳統(tǒng)的火焰切割方式與數(shù)控自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，可用于6mm厚度以上的碳板及普碳板切割加工，考慮到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的鋼材使用情況，數(shù)控火焰切割仍然占有較大的市場(chǎng)。數(shù)控火焰切割機(jī)的切割方式跟數(shù)控等離子切割機(jī)的切割方式是不同的，火焰切割是利用高溫火焰將鋼板表面的某一點(diǎn)加熱至燃點(diǎn)，并充以高壓氧，使之燃燒形成切口的切割方法。

　　通�；鹧媲懈顣r(shí)需要燃?xì)夂脱鯕�，而火焰的可用燃�(xì)庥腥�種：煤氣，丙烷，乙炔。其中煤氣發(fā)熱量小，丙烷其次，乙炔發(fā)熱量。發(fā)熱量越大，切割越快，燃燒速度越快，切割效果就越好。

　　火焰切割時(shí)只能切割容易氧化的金屬，含碳量比較高的火焰是很難切割的�；鹧媲懈畹暮穸纫话愣际�6mm以上的碳鋼，對(duì)于6mm以下的板材雖然也可以切割，但是因?yàn)榘宀妮^薄，因?yàn)榛鹧媲懈畹姆绞绞抢�用高溫火焰將鋼板表面的某一點(diǎn)加熱至燃點(diǎn)，并充以高壓氧，使之燃燒形成切口的切割方法。

　　所以在切割板材時(shí)容易使得產(chǎn)生板材熱變形，切割出來(lái)的板材就達(dá)不到好的效果。一般火焰數(shù)控切割機(jī)可以切割到200mm，再經(jīng)過(guò)特殊改造后可以切割350mm。

　　在切割速度上，數(shù)控火焰切割比人工切割要快上很多倍。但是比等離子切割又稍慢一些。用20mm厚的板材做比較�；鹧媲懈钏俣却蠹s每分鐘450mm/min，等離子切割速度大約每分鐘1500mm/min。在切割效果上火焰切割的垂直度要比等離子的切割垂直度要好，火焰切割割面是垂直的，等離子切割割面有一定的傾斜。

　　乙炔和石油化工中催化裂化的副產(chǎn)品中的丙烷、丁烷及天然氣(甲烷)相比,其燃燒性質(zhì)的差別主要是由于它們的分子結(jié)構(gòu)不同所致。乙炔分子結(jié)構(gòu)中兩碳原子間含有兩個(gè)很易破裂的π鍵(CH ≡CH),化學(xué)活性強(qiáng),燃點(diǎn)低,燃燒速度快，易回火。而烷烴分子結(jié)構(gòu)中只含相對(duì)穩(wěn)定的σ鍵(如丙烷:CH3 - CH2 - CH3),因此,其化學(xué)活性,燃燒速度均不如乙炔，回火傾向較小。正是由于這種分子結(jié)構(gòu)的差異、燃燒速度的不同，導(dǎo)致它們的火焰熱量的分布也有所差異。

　　乙炔因其易燃易爆，安全系數(shù)低，生產(chǎn)過(guò)程中耗能耗電，污染環(huán)境，生產(chǎn)成本偏高，以至在生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、使用、環(huán)保及價(jià)格方面存在諸多缺陷和隱患，發(fā)展受到了很大限制，因此許多國(guó)家都在研制新的更安全、更節(jié)能的工業(yè)燃?xì)�，中�?guó)國(guó)家有關(guān)部門在全國(guó)乙炔生產(chǎn)會(huì)議上明確不再審批新建擴(kuò)建電石、乙炔�，F(xiàn)有的家面臨轉(zhuǎn)產(chǎn)的境地。國(guó)家早在八五期間，就極力推廣烷烴類燃?xì)馓娲�乙炔氣，如丙烷氣、丙烯氣、天然氣等等�?以期逐漸取代乙炔氣。

　　我國(guó)工業(yè)燃?xì)庥昧恐校?0%為乙炔氣。以前乙炔氣主要是乙炔發(fā)生器中制取，由于造成污染和高度不安全性，各地均已發(fā)文不得采用（包括管道式）。均采用瓶裝乙炔氣進(jìn)行工業(yè)切割。乙炔化學(xué)性質(zhì)活躍，易爆，極危險(xiǎn)。當(dāng)其與銅、銀等金屬以及空氣、純氧混合，甚至盛裝容器直徑較大時(shí)都會(huì)引起爆炸。使用乙炔氣在對(duì)碳素鋼切割時(shí)，易產(chǎn)生切口上緣熔化，掛渣多且不易清除，切面局部硬化等現(xiàn)象，使切割工藝不理想。焊接時(shí)需要進(jìn)行打磨，增加了生產(chǎn)成本。 沿海地區(qū)造船已經(jīng)禁止在造船平臺(tái)使用乙炔，改用其他新型切割氣，多年來(lái)人們一直嘗試采用其他燃料代替乙炔作為切割氣，但由于其他燃料如：天然氣，液化石油氣，丙烷氣，丙烯氣，人工煤氣，二甲醚等燃料在氧氣中燃燒溫度低于2500℃，直接作為切割氣不理想，需要加助燃添加劑對(duì)母氣進(jìn)行催化，裂化，助燃，改變?nèi)細(xì)馊紵�方式，從而提升火焰溫度，使之在氧氣中燃燒的火焰溫度達(dá)到或超越乙炔的3100℃，實(shí)現(xiàn)替代乙炔的目的。

　　乙炔在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)成為工業(yè)切割、焊接、火焰噴圖等工藝不可替代的燃料，乙炔在特種切割中發(fā)揮了不可替代的作用，如球墨鑄鐵、鉬鋼、不銹鋼等工件的切割。焊接工藝中乙炔較其它燃?xì)飧�具有特殊的�?yōu)勢(shì)，操作簡(jiǎn)便，適用性強(qiáng)，火焰噴圖因其具有速度快，質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)收到廣大企業(yè)的青睞。

　　但隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人類越來(lái)越注重環(huán)保、節(jié)能、安全、高效，對(duì)乙炔氣暴露出來(lái)的弊端和缺陷也有了越來(lái)越清晰的認(rèn)識(shí)。上世紀(jì)七十年代，在歐美、日本發(fā)達(dá)國(guó)家就已開始逐步淘汰乙炔氣，取而代之的是以丙烷、丙烯、天然氣、汽油、焦?fàn)t煤氣、氫氣等為主體的工業(yè)燃?xì)狻?

　　若想達(dá)到乙炔的使用效果，鋼板下料必須了解乙炔的理化性質(zhì)，才能采取相應(yīng)的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)烷烴類燃?xì)獾目商娲�性�?

　　乙炔分子式為C2H2，鋼板下料構(gòu)造式為HC ≡ CH。根據(jù)雜化軌道理論，乙炔分子中的碳原子以sp 雜化方式參與成鍵，兩個(gè)碳原子各以一條sp 雜化軌道互相重疊形成一個(gè)碳碳σ鍵，每個(gè)碳原子又各以一個(gè)sp 軌道分別與一個(gè)氫原子的1s 軌道重疊，各形成一個(gè)碳?xì)洇益I。此外，兩個(gè)碳原子還各有兩個(gè)相互垂直的未雜化的2p 軌道，鋼板下料其對(duì)稱軸彼此平行，相互“肩并肩”重疊形成兩個(gè)相互垂直的π鍵，從而構(gòu)成了碳碳叁鍵。兩個(gè)π鍵電子云對(duì)稱地分布在碳碳σ鍵周圍，呈圓筒形。

　　乙炔分子中π鍵的形成及電子云分布，現(xiàn)代物理方法證明，乙炔分子中所有原子都在一條直線 nm，比碳碳雙鍵的鍵長(zhǎng)短，這是由于兩個(gè)碳原子之間的電子云密度較大，使兩個(gè)碳原子較之乙烯更為靠近。但叁鍵的鍵能只有836.8 kJ·mol -1，比三個(gè)σ鍵的鍵能和（345.6 kJ·mol -1 × 3）要小，這主要是因?yàn)閜 軌道是側(cè)面重疊，重疊程度較小所致。簡(jiǎn)單炔烴的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)以及相對(duì)密度，一般比碳原子數(shù)相同的烷烴和烯烴高一些。這是由于炔烴分子較短小、細(xì)長(zhǎng)，在液態(tài)和固態(tài)中，分子可以彼此靠得很近，分子間的范德華作用力很強(qiáng)。由于乙炔的特殊化學(xué)性質(zhì)，在燃燒過(guò)程中，熱能釋放效率高、化學(xué)反應(yīng)速度快、化學(xué)鍵極易斷裂、火焰燃燒速度快，是丙烷類燃?xì)獾?倍，因此助燃添加劑需要對(duì)烷烴類燃?xì)獾姆肿舆M(jìn)行強(qiáng)有力的助分解，達(dá)到快速燃燒的目的，實(shí)現(xiàn)溫度瞬間的提升。

　　丙烷是石油化工工業(yè)的副產(chǎn)品,來(lái)源豐富,價(jià)格低廉,且燃燒對(duì)環(huán)境無(wú)污染,是乙炔可行的替代品。由于丙烷火焰溫度較低,預(yù)熱時(shí)間相對(duì)比乙炔長(zhǎng),這是推廣應(yīng)用中遇到的一大困難。由于丙烷火焰熱量分布分散、溫度較低、由火焰導(dǎo)致金屬熔化的可能性較小,因此割口上沿不易造成塌邊、切口光滑平整、割口下沿掛渣少、易清除。

　　丙烯的焰心和外焰都有較高的熱釋放,焰心熱量分布與乙炔相似,外焰熱量比乙炔高。因此,丙烯既具有乙炔火焰的屬性又具有丙烷外焰的高熱含量,火焰溫度比乙炔焰約低,但比丙烷火焰溫度高,是一較好的切割用燃?xì)�。丙烯火焰的切割特點(diǎn)是:火焰溫度較高,切割預(yù)熱時(shí)間與乙炔相比約有增加,但比丙烷快,由于外焰熱含量高,對(duì)于厚大構(gòu)件切割有利。

　　液化石油氣來(lái)自煉氣、濕性天然氣或油田伴生氣。由天然氣和伴生氣中得到的液化石油氣主要成分是丙烷（為通常俗稱為殘液的主要成分）、丁烷、丁烯和少量戊烷。液化氣成分復(fù)雜,燃燒時(shí)火焰不集中，熱量不均衡，火焰溫度低,切割預(yù)熱時(shí)間相應(yīng)增長(zhǎng)，切割速度降低，功效差。

　　天然氣是一種多組分的混合氣體，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量的惰性氣體氦和氬等。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲烷至丁烷以氣體狀態(tài)存在，戊烷以上為液體。

　　由于天然氣熱值低，燃燒速度慢,火焰溫度低,切割預(yù)熱時(shí)間相應(yīng)增長(zhǎng)，消耗燃?xì)夂脱鯕饬看�，綜合成本偏高。切割厚鋼板時(shí)要獲得所要求的總熱量燃?xì)庀�耗量大。要保持切割速�?厚大構(gòu)件要求外焰熱量輸出要高,割縫容易加寬，熱影響區(qū)大，預(yù)熱穿孔時(shí)容易反漿或難于穿透，對(duì)金屬表面造成影響，需要加添加劑來(lái)提高火焰溫度。

　　催化燃燒是燃料在催化劑表面進(jìn)行的完全氧化反應(yīng)。 在催化燃燒反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)物在催化劑表面形成低能量的表面自由基，生成振動(dòng)激發(fā)態(tài)產(chǎn)物，并以紅外輻射方式釋放出能量；在反應(yīng)完全進(jìn)行的同時(shí)，通過(guò)催化劑的選擇性來(lái)有效地抑制生成有毒有害物質(zhì)的副反應(yīng)發(fā)生，基本上不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生NOx、CO和HC等污染物。

　　助燃添加劑與天然氣（液化石油氣）分子結(jié)合后，更容易實(shí)現(xiàn)分子的裂化，分解，從而改變了燃?xì)獾男再|(zhì)，在燃燒狀態(tài)下改變了氣體波長(zhǎng)，燃燒頻率，燃燒速度，增強(qiáng)熱能等，實(shí)現(xiàn)了二次完全燃燒，降低了有害物質(zhì)的生成，降低了熱量的散逸，達(dá)到了高溫催化燃燒的目的。并且助燃催化劑本身具有很好燃燒化學(xué)能，因此催化燃燒是應(yīng)用廣泛的形式之一。

　　直條火焰切割機(jī)是一種高效率的、氧燃?xì)鈿怏w切割設(shè)，可根據(jù)用戶需要配置割炬數(shù)量，具有縱向多頭切割，橫向直邊切割之功能，一次同時(shí)切割加工多塊板條。配置進(jìn)口變頻器實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，調(diào)速范圍大，移動(dòng)可靠。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用交流變頻調(diào)速機(jī)或交流伺服系統(tǒng)。
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