数控火焰切割机丙烯基切割气应用研究

    用乙炔为燃气的氧炔焰进行金属材料的数控火焰切割机切割和焊接，是一项传统的工艺。它具有火焰温度高，切割、焊接速度快，工艺成熟，操作方式为实际操作人员所熟悉等优点，同时也具有成本高，污染大，操作过程中易发生回火等缺点，而且乙炔气的爆炸极限范围广，操作危险性较大，对安全工作的要求高，所以人们正不断地寻求其它的燃气来替代乙炔气。
    常用的数控火焰切割机燃气主要有丙烷、丙烯、丁烷、甲烷、液化石油气等，对于这些烃类燃气，其爆炸极限都较乙炔范围窄，因而操作安全性较高。但另一方面，这些燃气的火焰传播速度较慢，火焰温度也较乙炔低，在实际使用过程中，和乙炔气相比，在性能和操作方式上会有一定的差异。
    用丙烯作数控火焰切割机燃气用于切割金属，工件不易烧塌，切口光滑平整，挂渣少易清除。切割时，与乙炔相比，预热时间稍长，但切割速度与乙炔相当。此外，丙烯气成本低无污染，使用方便安全可靠。因此，在金属切割中，已越来越广泛地使用丙烯燃气。
    但是，与乙炔相比，丙烯燃气的火焰温度较低，火焰传播速度不高，改善火焰传播速度，是丙烯燃气能够全面替代乙炔燃气的关键。
    一、实验
    1、实验设计
    工业用燃气有一个共同的特点，即所有的燃气都需要有氧气来促进燃烧，一种适用于焊接的燃气在氧内燃烧时必须具有以下性能：
    (1)火焰温度高。
    (2)火焰传播速度高。
    (3)具有足够的热值。
    (4)火焰与母材及填充金属的化学反应最少。
    在工业上实用的燃气中，乙炔气很好地满足了上述所有要求，其它一些燃气，如丙烯、丙烷、天然气以及以这些气体为基础的一些专门的气体都具有足够高的火焰温度，但其火焰传播速度低，在氧与燃气的比例高到足以形成有效的传播速度时，这些气体的氧化性就过强了［1］。
    因此，我们为了使氧-丙烯火焰可用于焊接，主要是要提高其火焰温度，改善火焰的传播速度，同时应避免因氧的过量而导致工件及填充材料的过度氧化，影响焊接质量。从有关文献［2，3］可以知道，一些含氧有机物可以作为氧-丙烯火焰的燃烧活化剂，并可提高火焰的传播速度。本研究在添加含氧有机物以促进火焰的燃烧方面，主要使用醇、醚、酮等有机含氧化合物。在配方设计过程中尚需考虑其与主燃气之间的相容性，挥发性等因素时，还需添加部分氧化剂、汽化剂、稳定剂等辅助组分。
    对配方研究，将主要以以下几部分进行：
    (1)主燃气：丙烯。
    (2)燃烧活化剂。
    (3)汽化剂。
    (4)火焰传播速度促进剂。
    (5)助溶剂或溶解稳定剂。
    也可根据实际情况，增删以上一至两个组分，以火焰温度作为探针进行配方优劣的评价。
    2、温度测量
    温度测量所采用的仪器为上海自动化仪表三厂生产的WGJ-01型精密光学高温计，量程为900～3200℃。
    3、配方实验及其火焰温度的测量
    配方一：此配方中加入燃烧活化剂、氧化催化剂和溶解稳定剂，以及可以使这些液态添加剂均匀雾化的汽化剂，整个添加剂量为10%。
    配方二：该配方中主要加入了可提高火焰传播速度的醇、醚添加剂，加入量为6%；
    配方三：此配方中加入醇、酮添加剂并加入一定量的汽化剂，添加总量为7%；
    配方四：此配方加入醇、醚，用于提高火焰传播速度，并加入氧化剂及汽化剂，添加总量为10%。