板材切割技術(shù)在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用

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〔摘要〕簡(jiǎn)單論述了切割技術(shù)在工程機(jī)械制造業(yè)中的重要性，詳細(xì)介紹了針對(duì)不同的板材厚度，采取的相應(yīng)切割技術(shù)。以某公司機(jī)械工程的實(shí)際應(yīng)用為例，研究分析了板材高效切割技術(shù)，得出了只有基于生產(chǎn)數(shù)量、質(zhì)量及環(huán)保要求，選擇科學(xué)合理的切割技術(shù)，提高板材使用率，確保生態(tài)環(huán)境，才能順應(yīng)時(shí)展的結(jié)論。

〔關(guān)鍵詞〕板材；切割技術(shù)；工程機(jī)械制造

這幾年來(lái)，隨著工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的速度逐漸加快，對(duì)工程機(jī)械商品要求也越來(lái)越高。生產(chǎn)商品過(guò)程中，焊接結(jié)構(gòu)件所占比例為50%～70%，對(duì)商品性能、質(zhì)量起著重要作用。一般結(jié)構(gòu)件加工重點(diǎn)為切割坡口、下料和調(diào)平等。其中，切割是第一步。因此，切割狀況優(yōu)劣與商品品質(zhì)緊密關(guān)聯(lián)。只有科學(xué)選用切割設(shè)備及性能，才能保證切割準(zhǔn)確、生產(chǎn)品質(zhì)。

1常見切割技術(shù)

目前，機(jī)械工程結(jié)構(gòu)件，按照板厚可分為中板件、薄板件和厚板件等。不同的板件所對(duì)應(yīng)的厚度則不同，分別為2mm、3～10mm、大于10mm。不同的板厚，選擇的切割方法則不同。

1.1等離子切割技術(shù)

等離子切割技術(shù)是在強(qiáng)電場(chǎng)、高溫狀況下發(fā)生的等離子弧，通過(guò)壓縮機(jī)械等生產(chǎn)后出現(xiàn)很強(qiáng)的氣流和溫度，進(jìn)而促進(jìn)工件切口處金屬的融化，最后產(chǎn)生裂縫。目前，該技術(shù)切割精度逐漸加強(qiáng)，不斷接近激光切割技能。特別是使用水射流技能大功率切割方法，精度誤差小、成本低[1]。等離子弧技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷地改革及綜合效過(guò)，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，但等離子切割技術(shù)離子弧容易呈現(xiàn)“上大下小”的狀況。在結(jié)構(gòu)件組裝的時(shí)候，需要采取相應(yīng)處理，才能保證等離子切割順利運(yùn)行。

1.2火焰切割技術(shù)

火焰切割技術(shù)的主要是借用切割金屬燃燒所釋放的熱量，得出切割目標(biāo)。該技術(shù)的原理是借用氧氣和可燃?xì)怏w結(jié)合到一起，燃燒釋放的熱量，使工件可以加熱到相應(yīng)溫度后，利用射出高速氣流使金屬迅速氧化后，把被切掉的金屬吹出去，成為割縫。在20世紀(jì)，出現(xiàn)第1個(gè)氧—乙炔割炬，并沿用至今。該技術(shù)在使用過(guò)程中使用靈活、成本較低，切割的厚度范圍廣從1～200mm均可以。國(guó)內(nèi)外研制出許多以液化氣、丙烷等最新燃?xì)獾念惽懈钤O(shè)施，可以大大提高火焰溫度，來(lái)提高切割的精準(zhǔn)性。目前，切割技術(shù)在機(jī)械工程使用十分廣泛。依照切割原理不同，該切割技術(shù)在材質(zhì)、厚度上也有所不同。由于火焰切割速比較低，在實(shí)際切割之前要采取預(yù)熱方法，且耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，不符合于鋁、不銹鋼等金屬切割。切割薄板時(shí)，雖熱形變大，但設(shè)施費(fèi)用低、加工成本少[2]。

1.3水射流切割技術(shù)

高壓水射流切割也是水射流切割技術(shù)，其原理是借用增壓裝置將水加壓到200～400MPa后，通過(guò)節(jié)流小孔（Φ0.15～0.4mm）使水壓熱能變?yōu)樯淞鲃?dòng)能（流速為900mm/s），沖擊設(shè)施表層使其發(fā)生微裂紋，并使材料剝離，同時(shí)利用高速水流的沖擊力將碎屑帶走，從而形成切縫和裂縫。依照切割中有沒有磨料，可分為磨料射流和射流射流兩種。激光和水射流切割和等離子切割都為高能切割，與它們借用氣化或熔融去除設(shè)施方法不一樣，屬于冷切割技術(shù)，其加工特色是很少或沒有發(fā)生熱量，沒有熱變形、沒有氣體或蒸汽排出，沒有熱影響區(qū)。水射流能夠切割各種非金屬、金屬、硬塑性和脆性設(shè)施，技術(shù)簡(jiǎn)單，不會(huì)改變或損害被切割工件設(shè)施的機(jī)械、物理性能，切割過(guò)程中環(huán)保性好，不出現(xiàn)有害氣體。

1.4激光切割技術(shù)

激光切割技術(shù)采用聚焦后的高密度功率激光束投射，使被投射的設(shè)施能通過(guò)汽化、融化等狀態(tài)到達(dá)燃點(diǎn)，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫。該切割技術(shù)種類很多，如熔化、氣化、氧氣等。該技術(shù)切割質(zhì)量很高，并切口垂直面可以保持平行，可以更好切割金屬和非金屬設(shè)施。該技術(shù)在切割表層上效果較好，并且不要求采取二次處理加工，可對(duì)薄板件采取高精度、高速處理切割。但設(shè)施的費(fèi)用高，且需保養(yǎng)與維護(hù)。此外，還有水射流切割技術(shù)，把水壓加壓到200～400MPa后，通過(guò)截留小洞對(duì)設(shè)施表面采取沖刷，最后得到切割目的[3]。綜上所述，各種切割技術(shù)所用的板材不相同，在實(shí)際操作過(guò)程中，需結(jié)合本身狀況進(jìn)行科學(xué)選擇，最大程度上提高切割質(zhì)量。

2板材高效切割技術(shù)

本文以某公司機(jī)械工程為例，進(jìn)行板材高效切割技術(shù)的研究。該公司需切割的結(jié)構(gòu)件大部分為低合金鋼、低碳鋼高強(qiáng)度鋼板，大部分板材厚度在1.5～3mm，少部分板材厚度在5mm以上。由于工程制造需求朝著多元的方向發(fā)展，要考慮到以下方面的需求來(lái)提高切割質(zhì)量。

2.1數(shù)量要求

該公司選用自動(dòng)化、機(jī)械化的門架式數(shù)控切割設(shè)施，引進(jìn)FastCam等發(fā)達(dá)自動(dòng)套料體系。該設(shè)施要求切割的板材厚度在50mm之內(nèi)，需配置許多等離子切割設(shè)施。此外，配置了火焰切割機(jī)床，針對(duì)厚度更大的板材，多臺(tái)小型氣割設(shè)施來(lái)消化料邊，最大程度上提高材料的使用率。

2.2質(zhì)量要求

使用在駕駛室、機(jī)棚外殼等層次的薄板件，精度要求高，且零件形狀復(fù)雜。該公司主要選用激光切割設(shè)施，以免機(jī)械加工過(guò)多更改。對(duì)于平衡梁和拉板等零部件，采取等離子切割設(shè)備與高壓水射流切割技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行無(wú)熱損傷切割方法，來(lái)減少熱形變。對(duì)于被焊接的厚板件來(lái)講，進(jìn)行開坡口，除了準(zhǔn)備基礎(chǔ)的設(shè)施外，還需對(duì)繁雜、異形和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的坡口采取機(jī)器人切割。

2.3環(huán)保要求

對(duì)于火焰切割法，乙炔氣體往往在生產(chǎn)中容易造成環(huán)境污染，引用工業(yè)燃?xì)猓瑴p少對(duì)環(huán)境的破壞。此外，等離子切割通過(guò)采用推進(jìn)水下等離子方法，采用液氧代替瓶裝氧氣，既避免了對(duì)人體健康的危害，又能提高切割質(zhì)量、減少安全隱患。

3結(jié)語(yǔ)

伴隨我國(guó)的工業(yè)化自動(dòng)化發(fā)展的速度加快，制造機(jī)械工程方面得到了較好地發(fā)展。本文結(jié)合某公司機(jī)械工程實(shí)例，從數(shù)量要求、質(zhì)量要求、環(huán)保要求入手，探討了提高切割質(zhì)量的方法，可供同行業(yè)借鑒參考。

參考文獻(xiàn)

［1］傅中明.激光高效切割技術(shù)在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用［J］.金屬加工（熱加工），2015（18）：18-19.

［2］孫世超.焊接與切割裝備在工程機(jī)械制造高效焊接中的應(yīng)用［J］.金屬加工（熱加工），2015（18）：8-10,12.

［3］孫躍，李翔，李新群，等.工程機(jī)械制造中的板材高效切割技術(shù)［J］.建筑機(jī)械，2014（3）：108-110,112.

作者：黃克家 單位：貴州省煤田地質(zhì)局地勘設(shè)備維修中心