鋼結(jié)構(gòu)切割作業(yè)是建筑和制造領域中的關鍵步驟，主要通過機械方式進行。等離子切割是一種高效的現(xiàn)代技術(shù)，它使用高溫等離子體來熔化并吹走金屬，從而精確地切割材料，具有高精度和快速的特點。火焰切割則依賴于燃燒產(chǎn)生的高溫來熔化金屬，雖然成本較低，但精度較差且速度較慢。等離子切割在復雜形狀和薄板材料的加工中表現(xiàn)更佳，而火焰切割適用于厚度較大或結(jié)構(gòu)簡單的材料。

鋼結(jié)構(gòu)切割作業(yè)的主要方法、優(yōu)缺點及適用范圍

一、火焰切割

1. 原理
   • 利用工業(yè)燃氣與氧氣混合燃燒火焰將被切割的金屬加熱到鋼材的熔點，再釋放出高壓氧氣流，使金屬進一步劇烈氧化并將燃燒產(chǎn)生的熔渣吹掉形成切口的過程。目前使用的切割氣主要有乙炔，丙烷，氫氧氣，霞浦氣，天然氣等。其中乙炔污染嚴重、對工作人員傷害大、易回火、造價高，已被國家明令淘汰，天然氣切割是近幾年發(fā)展起來的新技術(shù)，需添加增溫助燃添加劑才能達到切割溫度。
2. 優(yōu)點
   • 切割簡單，成本低；操作簡便，技術(shù)成熟，使用廣泛；對于鋼結(jié)構(gòu)切割而言，火焰切割能夠滿足大部分常規(guī)鋼材的切割需求。如果采用天然氣切割（添加增效劑后），還具有低碳環(huán)保、安全穩(wěn)定、氣源豐富等優(yōu)點。
3. 缺點
   • 切割精度相對較低；切割后的切邊質(zhì)量可能較差；熱影響區(qū)域較大，容易導致鋼材變形；乙炔作為切割氣存在諸多問題，而其他燃氣可能存在成本相對較高（如丙烷、氫氧氣、霞浦氣）的情況。
4. 適用范圍
   • 廣泛應用于鋼結(jié)構(gòu)工程、建筑、船舶制造、石油化工等行業(yè)中對鋼管和鋼板的切割，適合切割厚度較大的鋼材。在對切割精度要求不是特別高，對成本控制較為嚴格的情況下，火焰切割是一個較好的選擇。

二、等離子弧切割

1. 原理
   • 利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的金屬局部熔化（和蒸發(fā)），并借高速等離子的動量排除熔融金屬以形成切口的一種加工方法。配合不同的工作氣體可以切割各種氧氣切割難以切割的金屬，尤其是對于有色金屬（不銹鋼、鋁、銅、鈦、鎳）切割效果更佳。
2. 優(yōu)點
   • 切割速度快，尤其在切割普通碳素鋼薄板時，速度可達氧切割法的5 - 6倍；切割面光潔、熱變形小、幾乎沒有熱影響區(qū)；能夠切割多種氧氣切割難以切割的金屬材料，對有色金屬的切割效果較好。
3. 缺點
   • 設備成本較高；切割厚度有限，一般在3 - 80毫米；等離子弧切割過程中會產(chǎn)生噪音、弧光等，需要有相應的防護措施。
4. 適用范圍
   • 適用于切割厚度不大的金屬材料，特別是對于不銹鋼、鋁、銅等有色金屬的切割。在對切割速度、切割面質(zhì)量要求較高，對熱影響區(qū)有嚴格控制的鋼結(jié)構(gòu)加工中應用較多。

三、激光切割

1. 原理
   • 利用高能密度的激光束直接照射到鋼管或鋼板上，使鋼材瞬間蒸發(fā)和熔化，通過氣流將熔融金屬噴散而實現(xiàn)切割的方法。可以用來切割復雜形狀的坯料。
2. 優(yōu)點
   • 切割精度高，可切割復雜形狀的坯料；切割后的切邊質(zhì)量較好；熱影響區(qū)非常小，對鋼結(jié)構(gòu)的變形影響小。
3. 缺點
   • 設備價格比較貴；切割厚度有限，最大厚度可達16毫米。
4. 適用范圍
   • 適用于對切割精度要求高、形狀復雜、熱影響區(qū)要求小的鋼結(jié)構(gòu)切割，如航空航天、汽車制造等精密制造領域中的鋼結(jié)構(gòu)部件切割。

四、手動剪切

1. 原理
   • 使用手動剪切機對鋼板進行切割。
2. 優(yōu)點
   • 設備簡單，操作方便（在一定程度上）。
3. 缺點
   • 鋼板容易出現(xiàn)卷曲現(xiàn)象；切邊質(zhì)量比較差，所以現(xiàn)在使用不多了。
4. 適用范圍
   • 只適用于對切割質(zhì)量要求極低、材料厚度較小的簡單鋼結(jié)構(gòu)切割，目前在鋼結(jié)構(gòu)切割作業(yè)中很少應用。

五、鍘刀剪

1. 原理
   • 使用剪切機進行剪切，刃長可以達到3米。
2. 優(yōu)點
   • 可以處理較長的鋼板邊緣。
3. 缺點
   • 由于剪切機的端部是開口的，在剪切過程中要注意不能剪切出臺階來，操作需要一定的技巧和經(jīng)驗。
4. 適用范圍
   • 適用于較長鋼板邊緣的切割，且對切割精度要求不是特別高的鋼結(jié)構(gòu)切割作業(yè)。

六、圓盤剪

1. 原理
   • 可以使用圓盤刀片來進行連續(xù)剪切，有時還可以通過刀具的轉(zhuǎn)動來切割圓形坯料。
2. 優(yōu)點
   • 能夠進行連續(xù)剪切，適合批量切割圓形坯料或長條形鋼材。
3. 缺點
   • 切割形狀相對單一（主要是圓形或長條形），如果要切割其他復雜形狀則比較困難。
4. 適用范圍
   • 主要適用于圓形坯料或長條形鋼材的切割，常用于鋼結(jié)構(gòu)中一些特定形狀部件的初步加工。

七、砂輪切割

1. 原理
   • 使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪片來切割鋼材，砂輪片由纖維、樹脂或者是橡膠制成。
2. 優(yōu)點
   • 切割設備相對簡單，成本較低。
3. 缺點
   • 切割過程中砂輪片磨損較快，需要經(jīng)常更換；切割精度不高；切割時會產(chǎn)生粉塵等污染物，需要有相應的防護措施。
4. 適用范圍
   • 適用于對切割精度要求不高、鋼材厚度較小的鋼結(jié)構(gòu)切割，在一些小型鋼結(jié)構(gòu)加工或維修作業(yè)中可能會用到。

八、金剛線切割

1. 原理
   • 利用直徑為0.1 - 0.3毫米的金剛線，通過高速旋轉(zhuǎn)，利用金剛線的高硬度和強度，在加水冷卻的情況下，對各種材料進行精密切割。
2. 優(yōu)點
   • 精度高，能夠切割出各種復雜形狀的工件；切割速度快，效率高；噪音低，環(huán)境污染小；切割寬度小，能夠?qū)崿F(xiàn)非常精確的切割。
3. 缺點
   • 成本高，需要高精密度的切割機和配套的冷卻系統(tǒng)；易受熱影響，切割時需要加水冷卻，如果水溫過高或水量不足，就會影響切割效果；材料受限，主要用于切割金屬材料和非金屬材料，但一些特殊材料難以用金剛線進行切割。
4. 適用范圍
   • 適用于對精度、切割速度、切割寬度等要求較高，且能夠承受較高成本的鋼結(jié)構(gòu)切割，在一些高端制造或精密加工領域的鋼結(jié)構(gòu)切割作業(yè)中可能會用到。

九、水射流切割

1. 原理
   • 利用高壓水成射流狀態(tài)進行切割。
2. 優(yōu)點
   • 切割范圍廣，可以切割多種材料；環(huán)保，不會產(chǎn)生熱影響區(qū)，對材料的物理化學性質(zhì)影響小。
3. 缺點
   • 切割速度慢，能耗大。
4. 適用范圍
   • 適用于對切割材料范圍要求廣、對熱影響區(qū)有嚴格限制、對環(huán)保要求較高的鋼結(jié)構(gòu)切割作業(yè)，但由于速度慢和能耗大的問題，在大規(guī)模生產(chǎn)中的應用可能受到限制。

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火焰切割與等離子切割對比