安裝工程施工技術-切割和焊接
一、切割
切割是焊接生產備料工序的重要加工方法，也是保證焊接質量的重要工序。常用的切割方法有機械切割、火焰切割、電弧切割和激光切割等。
（一）機械切割
機械切割方法是利用機械方法將工件切斷。常用的切割機械主要有剪板機、弓鋸床、鋼筋切斷機、砂輪切割機、電動割管套絲機等。
（1）剪板機是藉助於運動的上刀片和固定的下刀片，採用合理的刀片間隙，對各種厚度的金屬板材施加剪切力，使板材按所需要的尺寸斷裂分離。剪板機屬於鍛壓機械的一種，主要用於金屬板材的切斷加工。
（2）弓鋸床是以鋸條為刀具，利用裝有鋸條的弓鋸作往復運動，以鋸架繞一支點擺動的方式進給，鋸切金屬圓料、方料、管料和型材的機床。該機床結構簡單，體積小，但效率較低。
（3）鋼筋切斷機是一種剪切鋼筋所使用的一種工具。有全自動鋼筋切斷機和半自動鋼筋切斷機之分。主要用於房屋建築、橋樑、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的定長切斷。鋼筋切斷機與其他切斷設備相比，具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高等特點。
（4）砂輪切割機是以高速旋轉的砂輪片切割鋼材的工具。砂輪片是用纖維、樹脂或橡膠將磨料黏合製成的。廣泛應用於建築、五金、水電安裝等部門，用以切割金屬管、扁鋼、工字鋼、槽鋼、圓鋼等型材。但其生產效率低、加工精度低，安全穩定性較差。
（5）電動割管套絲機是設有正反轉裝置，用於加工管道外螺紋的電動工具。主要用於DN50以下鋼管管螺紋的加工。它使管道安裝時的管螺紋加工變得輕鬆，快捷，降低了管道安裝工人的勞動強度。
（二）火焰切割
火焰切割是利用可燃氣體在氧氣中劇烈燃燒及被切割金屬燃燒所產生的熱量而實現連續切割的方法。其工作原理是用氧氣與可燃氣體混合後燃燒形成的高溫火焰，將被割金屬表面加熱到燃點，然後噴出高速切割氧流，使金屬劇烈氧化燃燒並放出大量熱量，高壓切割氧流同時將氧化燃燒形成的熔渣從割口間隙中吹除，形成割口，隨著割炬向前移動使工件形成切口。
火焰切割按所使用的燃氣種類，可分為氧-乙炔火焰切割（俗稱氣割）、氧-丙烷火焰切割、氧天然氣火焰切割和氧氫火焰切割。實際生產中應用最廣的是氧一乙炔火焰切割和氧一丙烷火焰切割。
1.氣割金屬需滿足的條件
火焰切割過程包括預熱→燃燒→吹渣三個階段，但並不是所有金屬都能滿足該過程的要求，可以被氣割的金屬應該符合下列條件：
(1)金屬在氧氣中的燃燒點應低於其熔點。
（2）金屬燃燒生成氧化物的熔點應低於金屬的熔點，且流動性要好。
（3）金屬在切割氧流中的燃燒應是放熱反應，且金屬本身的導熱性要低。
符合上述氣割條件的金屬有純鐵、低碳鋼、中碳鋼、低合金鋼以及鈦。其他常用的金屬材料如鑄鐵、不鏽鋼、銅和鋁，由於不滿足這三個條件，所以不能應用氣割。這些材料常用的切割方法是等離子弧切割。
2.氧-乙炔火焰切割
氧-乙炔火焰的最高溫度可達3300℃，對金屬表面的加熱速度較快。採用不同規格的割炬和割嘴，可以切割不同厚度的低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼。氧-乙炔火焰切割是一種傳統的切割方法，應用相當廣泛，通常切割厚度的範圍為3～150mm。但如果鋼材中含有鉻，鎳，鉬等抗氧化的合金元素含量過高時，如不鏽鋼、工具鋼等就必須採用氧熔劑切割或等離子弧切割。
氧-乙炔火焰切割由於安全性差，對環境汙染嚴重和乙炔氣製取成本高等原因，正逐步被氧一丙烷火焰切割所取代。
3.氧-丙烷火焰切割
氧-丙烷火焰切割與氧乙炔火焰切割相比具有以下優點：
(1)丙烷的點火溫度為580℃,大大高於乙炔氣的點火溫度(305℃),且丙烷在氧氣或空氣中的爆炸範圍比乙炔窄得多，故氧一丙烷切割的安全性大大高於氧-乙炔火焰切割。
（2）丙烷氣是石油煉製過程的副產品，製取容易，成本低廉，且易於液化和灌裝，對環境汙染小。
（3）氧-丙烷火焰溫度適中，當選用合理的切割參數切割時，切割面上緣無明顯的燒塌現象，下緣不掛渣，切割面的粗糙度優於氧乙炔火焰切割。
氧-丙烷火焰切割的缺點是火焰溫度比較低，切割預熱時間略長，氧-氣的消耗量亦高於氧-乙炔火焰切割，但總的切割成本遠低於氧一乙炔火焰切割。
4.氧-氫火焰切割
氧-氫火焰切割是利用電解水裝置產生的氫一氧混合氣做燃料的一種火焰切割方法。氫氧焰溫度可達300℃，火焰集中，割口表面光潔度高，無燒塌和圓角現象，不結渣。氧氫火焰切割具有以下優點：
（1）成本較低。利用氧一氫火焰切割鋼材，燃氣費用僅為乙炔的20%，丙烷的30%～40%，且無須搬運和更換氣瓶，減輕了勞動強度，提高了工時利用率。
（2）安全性好。氫氧發生裝置產生的氣體壓力較低，管理要求低，並設有多級安全保護，以確保操作安全性。由於氣體不儲存，即產即用，安全性比鋼瓶燃氣要高。
（3）環保。生產過程無汙染，氫氣-氧氣燃燒後的產物為水，無毒、無味、無煙，給操作工人一個清爽的工作環境。
5.氧熔劑切割
氧熔劑切割是在切割氧流中加入純鐵粉或其他熔劑，利用它們的燃燒熱和廢渣作用實現氣割的方法。此種切割方法煙塵少，切斷面無雜質，可以用來切割不鏽鋼等。
（三）電弧切割
電弧切割按生成電弧的不同可分為等離子弧切割和碳弧氣割。
1.等離子弧切割
等離子弧切割是一種常用的切割金屬和非金屬材料的工藝方法。等離子弧切割的機理與氧燃氣切割有著本質上的差別。它是利用高速、高溫和高能的等離子氣流來加熱和熔化被切割材料，並藉助內部的或者外部的高速氣流或水流將熔化材料排開，直至等離子氣流束穿透背面而形成割口。
等離子弧弧區內的氣體完全電離，能量高度集中，能量密度很大，可達105-106wWam，電弧溫度可高達15000200遠遠超過所有金屬以及非金屬的熔點。因此等離子弧切割過程不是依靠氧化反應，而是靠熔化來切割材料，比氧燃氣切割的適用範圍大得多，能夠切割絕大部分金屬和非金屬材料，如不鏽鋼、高合金鋼、鑄鐵、鋁、銅、鎢、鉬、和陶瓷、水泥、耐火材料等。
等離子切割機配合不同的工作氣體可以切割各種氣割難以切割的金屬，尤其是對於有色金屬（不鏽鋼、碳鋼、鋁、銅、鈦、鎳）切割效果更佳；其主要優點在於切割厚度不大的金屬的時候，等離子切割速度快，尤其在切割普通碳素鋼薄板時，速度可達氧切割法5～6倍、切割面光潔、熱變形小、幾乎沒有熱影響區。
2.碳弧氣割
碳弧氣割是利用碳極電弧的高溫，把金屬局部加熱到熔化狀態，同時用壓縮空氣氣流把熔化金屬吹掉，從而達到對金屬進行切割的一種加工方法。利用該方法也可在金屬上加工溝槽。電弧切割的適用範圍及特點為：
（1）在清除焊縫缺陷和清理焊根時，能在電弧下清楚地觀察到缺陷的形狀和深度，生產效率高。
（2）可用來加工坡口，特別適用於開U形坡口。
（3）使用方便，操作靈活。
（4）可以加工多種不能用氣割加工的金屬，如鑄鐵、高合金鋼、銅和鋁及其合金等，但對有耐腐蝕要求的不鏽鋼一般不採用此種方法切割。
（5）設備、工具簡單，操作使用安全。
（6）碳弧氣割可能產生的缺陷有夾碳、粘渣、銅斑、割槽尺寸和形狀不規則等。激光切割是利用經聚焦的高功率密度激光束熔化或氣化被割材料，同時藉助與光束同。
（四）激光切割
激光切割是利用經聚焦的高功率密度激光束熔化或氣化被割材料，同時藉助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質，並使激光束移動而實現的無接觸切割方法。
激光切割與其他熱切割方法相比較，主要特點有切口寬度小（0.1mm左右）、切割精度高、速度快、質量好，並可切割多種材料（金屬、非金屬、金屬基和非金屬基複合材料、皮革、木材及纖維等）。激光切割由於受激光器功率和設備體積的限制，只能切割中、小厚度的板材和管材，而且隨著工件厚度的增加，切割速度明顯下降。此外，激光切割設備費用高，一次性投資大。
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