在 Yonglihao Machinery，我们是一家 原型制作服务提供商. 虽然激光切割是我们加工大多数板材的主要工艺，但某些情况下我们仍然会使用氧气切割。氧气切割也称为火焰切割或炬切，这种方法在我们的工作流程中仍然发挥着重要作用。.
对于厚碳钢，我们主要采用氧乙炔焊接。当需要对零件进行焊接前处理时，这种方法尤其有效。便携性是另一项关键优势，使氧乙炔焊接成为我们现场作业的首选。采用这种工艺，可以更轻松地管理厚钢板的交货周期。同时，对于精度要求极高的薄金属，, 激光切割 仍然是我们的首选。.
本文将对富氧燃烧工艺进行清晰的解释。您将了解到它的实际应用、局限性，以及如何判断它是否适合您的项目。.
什么是氧燃切割？
氧燃切割是一种热加工工艺，它利用燃料-氧气火焰预热钢材。达到合适的温度后，一股纯氧射流将金属氧化，使其以熔渣的形式从切口中排出。这种加热和氧化的结合构成了氧燃切割的基础。.
这种工艺最适用于低碳钢和许多低合金钢，因为它们的氧化物容易形成，并且可以被干净地去除。该工艺适用于厚度范围很广的材料，从 0.5 毫米到 250 毫米不等。使用特殊的系统，甚至可以切割更厚的金属。.
对于激光切割难以有效处理的过厚钢材，我们通常建议采用氧燃气切割。在焊接前制作斜边也是氧燃气切割的优势之一。此外，如果切割边缘需要后续加工，氧燃气切割仍然是一个明智的选择。.
氧气切割的工作原理是什么？
氧燃料切割是一种可控的快速氧化工艺。首先，将钢材加热至燃点。燃点通常在700-900°C之间，低于其熔点，但温度会呈现鲜红色。.
然后，一股切割氧气流引发化学反应。该反应产生热量，生成氧化铁，并将其从切口中排出。氧气射流并非简单地熔化出一个凹槽，而是促进氧化反应，并将熔融的氧化物推开。.
干净利落的切割依赖于四个关键原则。.
- 首先，材料的燃点必须低于其熔点。否则，它会直接熔化流动，而不是干净利落地切割。.
- 其次，氧化物的熔点必须低于基体金属。这样才能使其以流态熔渣的形式被吹出。.
- 第三，反应必须释放足够的热量，使切割前沿保持在点火温度。.
- 第四，该反应应产生少量气体。气体过多会稀释切割所需的氧气。.
这就是为什么氧燃气切割对低碳钢和低合金钢效果显著。但对于容易形成顽固氧化物的金属，其效果则较差。不锈钢、铸铁和有色金属形成的氧化物不易吹除。虽然粉末辅助切割等特殊方法有所帮助，但我们认为这些方法属于例外情况。.
关键部件及其功能
虽然氧气-燃气切割系统乍看之下结构简单，但每个部件都发挥着特定且重要的作用。这些部件协同工作，决定着切割速度、刃口质量和整体稳定性。因此，为了获得最佳效果，故障排除必须从这些关键领域入手。.
- 氧气供应（切断氧气）：切削速度和刃口质量主要取决于氧气纯度。为获得最佳效果，切削氧气的纯度应至少为 99.5%。即使纯度略有下降，也会造成显著影响：它会削弱反应强度并阻碍排渣。例如，如果氧气纯度仅下降 1%，切削速度可能会下降约 15%，而气体用量可能会增加约 25%。.
- 燃气供应（预热）： 燃气提供热量，使钢材达到燃点，并保持切割面的高温。不同的燃气类型会影响切割的启动速度，也会影响热量的传播方式。温度更高、更集中的火焰往往穿透力更强，产生的热影响区也更小。.
- 焊枪和喷嘴/喷头：焊炬混合燃料和氧气以产生预热火焰，并通过喷嘴形成中心切割氧气射流。喷嘴的设计至关重要，因为它能防止氧气射流与空气混合，从而避免影响切割边缘质量。此外，喷嘴状况往往是造成问题的常见原因——磨损、飞溅或堵塞都可能迅速使原本良好的加工过程变得粗糙。.
- 调节器、软管和安全硬件： 在安全稳定的操作中，这些部件发挥着至关重要的作用。调节器控制着焊炬的压力和流量，有助于防止焊渣、坡口不良或火焰不稳定等问题；而软管、止回阀和回火防止器对于可靠的性能也同样必不可少。由于氧燃气切割使用可燃气体和高能火焰，因此必须始终对这些部件进行彻底检查。一旦切割出现不一致的情况，我们的第一步就是检查压力并仔细检查相关硬件。.
- 燃料气体选择：燃烧过程中，燃料气体形成两个热区：内层圆锥火焰（一次燃烧）和外层火焰（利用空气进行的二次燃烧）。因此，在比较不同燃料气体时，不仅要考虑火焰温度，还要考虑燃料比和热量分布方式。.
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燃料气 |
火焰最高温度（摄氏度） |
氧燃料比（体积比） |
热分布（kJ/m³）一次侧 |
热分布（kJ/m³）二次 |
|---|---|---|---|---|
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乙炔 |
3160 | 1.2:1 | 18,890 | 35,882 |
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丙烷 |
2828 | 4.3:1 | 10,433 | 85,325 |
|
地图 |
2976 | 3.3:1 | 15,445 | 56,431 |
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丙烯 |
2896 | 3.7:1 | 16,000 | 72,000 |
|
天然气 |
2770 | 1.8:1 | 1,490 | 35,770 |
乙炔穿透速度最快，其初始火焰温度极高且强度很大。丙烷和天然气穿透速度较慢，但价格可能更低。如果使用合适的喷嘴，它们燃烧充分。MAPP 和丙烯是介于两者之间的选择，具体选择取决于供应情况或所需的热量。.
氧气切割的主要类型
手动火焰切割
手动火焰切割是一种手持式作业。它使用气瓶、调压器和无运动控制的火焰切割炬。这种切割方式最适合需要便携性的作业，例如现场作业、维修和拆除。它在电力供应不稳定的场所也能很好地工作。但它不适用于高精度切割、重复切割零件或精确钻孔。.
成功与否取决于操作者的技能。割炬角度、距离和移动速度必须保持稳定，这样才能确保氧气射流与切割线对齐。对于原型制作，我们使用手动切割作为快速工具，而非用于精密加工。.
机械化直线切割
机械化切割使用滑架或数控机床，控制割炬的高度、路径和速度，从而实现板材切割的稳定一致性。它非常适合对切割结果重复性要求较高的批量生产，尤其适用于较厚的板材。而对于薄板，激光切割速度更快、精度更高，机械化切割则不太适用。.
机械化系统也使得标准参数的设定更加便捷。这一点至关重要，因为富氧燃烧对速度和氧气质量非常敏感。机械化还能减少操作人员差异造成的误差。.
斜面氧燃料切割
坡口切割可形成用于焊接的斜角边缘，包括 V 形、Y 形、X 形或 K 形坡口。对于需要焊接准备的厚零件来说，坡口切割是一个不错的选择。但对于需要极少热输入的作业，坡口切割并非最佳选择。此外，坡口切割也不适合用于制作美观的边缘或最终尺寸的特征。.
坡口切割增加了需要控制的变量，包括坡口角度、切割几何形状和边缘垂直度。因此，机械化设备和正确的刀头维护至关重要。在原型制作中，坡口切割通常可以节省后续焊接准备的时间。.
多炬氧气切割
多炬切割同时运行多个切割炬，可以提高单块板材上重复零件的加工效率。当零件几何形状重复且板材较厚时，这种切割方式非常有效。但对于零件种类繁多的加工任务，其灵活性较差，因为设置时间会增加成本。.
这些装置还需要非常稳定的气体供应。气流不均会导致焊炬边缘质量不均匀。如果某个焊炬性能不佳，首先检查其喷嘴、对准情况和氧气流。.
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类型 |
最佳用途 |
典型限制 |
|---|---|---|
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手动手电筒 |
现场维修、快速切割 |
操作者相关的精度 |
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机械化直线 |
稳定板切割 |
薄片细节不太美观 |
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斜切 |
厚钢焊接边缘的预处理 |
热输入越多，变量就越多。 |
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多火炬 |
重复操作的高通量 |
混合作业的设置复杂度 |
我们如何决定采用氧气切割还是激光切割？
我们根据四个因素来选择氧气切割还是激光切割：厚度、几何形状、边缘质量和后续加工工艺。.
激光切割通常是我们的首选。它非常适合在较薄的材料上加工高精度、复杂形状的工件。随着材料厚度的增加，氧燃气切割则成为更佳选择。当需要为焊接预留坡口时，激光切割也是首选。此外，如果切割边缘需要进行打磨或机械加工，我们也会使用激光切割。.
以下是我们处理原型制作的简要思路。如果零件是厚实的低碳钢或低合金钢，氧燃气切割快速且经济高效。业内普遍认为，氧燃气切割最适合厚度超过 2 英寸（50 毫米）的钢材。如果等离子切割的质量无法满足要求，氧燃气切割是一个不错的选择。如果您需要精细的内部形状或干净的小孔，激光切割则是更好的选择。.
在以下情况下使用氧气燃烧：
- 材料为低碳钢或低合金钢。.
- 厚度适中，经济效益显著。.
- 边缘将进行焊接、倒角或机加工。.
- 便携性或低安装要求非常重要。.
激光的使用场景：
- 几何形状包括紧密的曲线、细小的槽或小孔。.
- 只需极少的表面处理和严格的尺寸控制。.
- 材料厚度为薄到中等。.
最佳实践和常见切割问题
良好的氧燃气切割取决于对几个变量的控制。这些变量包括氧气纯度、喷嘴状态、预热平衡、移动速度和焊炬高度。如果其中任何一个变量发生变化，切割质量都会受到影响。您可能会看到焊渣、严重的拖痕或坡口误差。.
以下是我们用来获得稳定结果的检查点。.
最佳实践检查点
- 首先要考虑氧气质量和氧气喷射： 如果氧气流弱或湍流，切割就会失败。这表现为大量熔渣、切割面粗糙或厚板切割脱落。.
- 根据笔尖粗细选择合适的笔尖尺寸和设置： 刀头尺寸表的存在是有原因的。它们可以帮助你协调预热流量、切割氧气和切割速度。选择错误的刀头往往会导致切口虽然能剪，但效果并不理想。.
- 将预热视为一个可控的步骤，而不是凭感觉猜测： 预热应使切割线达到燃点，但不要过度熔化顶部边缘。预热不足会导致穿孔速度变慢，预热过度则会导致顶部边缘变圆且切口变宽。.
- 保持行驶速度恒定： 该工艺对速度非常敏感。氧化前沿必须保持在正确的位置。速度过快，切削滞后，留下焊渣；速度过慢，则会导致顶部边缘过热。.
- 观察盘子表面状况： 氧化皮、锈迹或涂层都会影响加工过程。对于原型制作而言，快速的表面处理通常可以节省时间。.
质量标准
优质的氧燃切割面具有稳定的宽度和均匀的切割纹路，且焊渣残留极少。切割面边缘应与所选刀口形状相匹配，呈直角。.
切割面上的拖痕是细小的条纹。它们应该均匀分布，而不是杂乱无章。顶部边缘熔化过多意味着温度过高或切割速度过慢。底部边缘厚重坚硬的熔渣表明切割速度过高或氧气射流过弱。.
此外，还要考虑冶金因素。氧乙炔焊接会产生热影响区（HAZ）。根据钢材的不同，切割边缘附近可能会发生硬化。如果零件需要焊接，则需要提前规划焊前准备和边缘处理。.
故障排除
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症状 |
可能原因 |
首先检查 |
固定方向 |
|---|---|---|---|
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底部边缘粘附着厚重的炉渣 |
速度过快、氧气喷射量弱、喷嘴错误 |
尖端状况 + 氧气纯度 |
稍慢些，清洁/更换吸头，确认≥99.5% O₂ |
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切面呈斜角/非直角 |
火炬未垂直，速度不匹配 |
火炬对准 |
重新校准焊枪，重新调整转速，确认焊嘴选择 |
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缓慢或剧烈的刺穿（“间歇泉”） |
预热不足，燃气/喷嘴错误 |
预热火焰和喷嘴尺寸 |
正确提高预热温度，使用正确的加热技巧表，稳定氧气浓度 |
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顶部边缘圆角/冲压 |
预热过度或行程过慢 |
预热设置 |
降低预热温度，略微提高行驶速度 |
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切口比预期宽 |
小费金额过大、行程过慢、过热 |
尖端尺寸 |
选择合适的喷嘴，提高转速，减少过度预热 |
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粗糙、不规则的拖曳线 |
氧气射流湍流，空气卷吸 |
喷嘴/尖端清洁度 |
清洁/更换喷嘴，检查喷嘴密封情况，避免漏气。 |
|
切口会损失厚度 |
氧气压力/流量不足，反应板温度过低 |
调节器设置 |
验证压力/流量，确认预热至点火范围 |
|
频繁回火/闪回 |
压力不正确、喷嘴损坏、软管问题 |
硬件安全检查 |
立即停止运行，检查避雷器，纠正压力，更换损坏的部件 |
结论
在 Yonglihao Machinery，我们 激光切割服务 对于高精度型材和薄坯料，我们主要采用焊接工艺。但对于厚碳钢、焊前坡口以及现场切割，氧乙炔切割仍然是最可靠且最具成本效益的解决方案之一。如果您不确定哪种方法更适合您的零件，我们可以提供帮助。我们通常首先会检查材料、厚度、边缘质量要求以及任何后续的焊接或加工计划。.
在 Yonglihao Machinery 的工作流程中，激光切割是我们实现高精度和薄型材料的首选。.
但对于厚碳钢、焊前坡口和现场切割而言，氧气切割是一种非常可靠且成本低廉的工艺。.
如果您不确定哪种方法最适合您的零件，我们可以提供帮助。我们通常首先会检查材料、厚度、边缘质量要求以及任何后续的焊接或加工计划。.
常问问题
氧气切割的典型厚度范围是多少？
氧气-燃气切割通常用于切割厚度为 0.5 毫米至 250 毫米的钢材。厚板切割系统可以切割更厚的钢材。有些系统甚至可以切割厚度达 35 英寸（900 毫米）的钢材。实际切割极限取决于焊炬、气体供应和喷嘴。.
哪些钢材最适合氧气切割？
低碳钢（软钢）和许多低合金钢是最佳选择。它们的燃点低于熔点，产生的氧化物可以随炉渣被吹走。高碳钢则更容易出现淬火和其他问题。.
为什么氧气纯度如此重要？
纯度决定了反应的强度、速度和边缘质量。氧气纯度每降低 1%，反应速度就会降低 25%，气体消耗量就会增加 25%。喷嘴和喷嘴尖端的状态也很重要。它们可以防止纯氧气流与空气混合。.
我应该选择哪种燃料气体：乙炔、丙烷、MAPP、丙烯还是天然气？
选择气体时，应考虑穿刺速度、温度、成本以及您的设备。乙炔温度最高（约 3160°C），穿刺速度也最快。丙烷（约 2828°C）和天然气（约 2770°C）速度较慢，但价格可能更低。务必确保气体与正确的喷嘴设计和设置相匹配。.
如何最快地改善粗糙的切割边缘？
首先，检查焊嘴状况和氧气纯度。然后，检查焊接速度和预热平衡。焊嘴磨损或堵塞是造成边缘粗糙的常见原因。之后，检查焊枪对准情况和板材表面状况。.
氧气切割在原型制作环境中安全吗？
是的，只要严格遵守安全规则。使用回火防止器，检查泄漏，并穿戴合适的个人防护装备。始终正确操作调压器。如果发现或怀疑发生回火，请立即停止作业。在重新开始之前，检查所有设备。.
