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                                          板材切割技術在工程機械制造中的應用

                                          〔摘要〕簡單論述了切割技術在工程機械制造業中的重要性,詳細介紹了針對不同的板材厚度,采取的相應切割技術。以某公司機械工程的實際應用為例,研究分析了板材高效切割技術,得出了只有基于生產數量、質量及環保要求,選擇科學合理的切割技術,提高板材使用率,確保生態環境,才能順應時代發展的結論。

                                          〔關鍵詞〕板材;切割技術;工程機械制造

                                          這幾年來,隨著工業自動化發展的速度逐漸加快,對工程機械商品要求也越來越高。生產商品過程中,焊接結構件所占比例為50%~70%,對商品性能、質量起著重要作用。一般結構件加工重點為切割坡口、下料和調平等。其中,切割是第一步。因此,切割狀況優劣與商品品質緊密關聯。只有科學選用切割設備及性能,才能保證切割準確、生產品質。

                                          1常見切割技術

                                          目前,機械工程結構件,按照板厚可分為中板件、薄板件和厚板件等。不同的板件所對應的厚度則不同,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

                                          等離子切割技術是在強電場、高溫狀況下發生的等離子弧,通過壓縮機械等生產后出現很強的氣流和溫度,進而促進工件切口處金屬的融化,最后產生裂縫。目前,該技術切割精度逐漸加強,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]。等離子弧技術經過不斷地改革及綜合效過,擴大了應用范圍,但等離子切割技術離子弧容易呈現“上大下小”的狀況。在結構件組裝的時候,需要采取相應處理,才能保證等離子切割順利運行。

                                          1.2火焰切割技術

                                          火焰切割技術的主要是借用切割金屬燃燒所釋放的熱量,得出切割目標。該技術的原理是借用氧氣和可燃氣體結合到一起,燃燒釋放的熱量,使工件可以加熱到相應溫度后,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,出現第1個氧—乙炔割炬,并沿用至今。該技術在使用過程中使用靈活、成本較低,切割的厚度范圍廣從1~200mm均可以。國內外研制出許多以液化氣、丙烷等最新燃氣的類切割設施,可以大大提高火焰溫度,來提高切割的精準性。目前,切割技術在機械工程使用十分廣泛。依照切割原理不同,該切割技術在材質、厚度上也有所不同。由于火焰切割速比較低,在實際切割之前要采取預熱方法,且耗費時間長,不符合于鋁、不銹鋼等金屬切割。切割薄板時,雖熱形變大,但設施費用低、加工成本少[2]。

                                          1.3水射流切割技術

                                          高壓水射流切割也是水射流切割技術,其原理是借用增壓裝置將水加壓到200~400MPa后,通過節流小孔(Φ0.15~0.4mm)使水壓熱能變為射流動能(流速為900mm/s),沖擊設施表層使其發生微裂紋,并使材料剝離,同時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施方法不一樣,屬于冷切割技術,其加工特色是很少或沒有發生熱量,沒有熱變形、沒有氣體或蒸汽排出,沒有熱影響區。水射流能夠切割各種非金屬、金屬、硬塑性和脆性設施,技術簡單,不會改變或損害被切割工件設施的機械、物理性能,切割過程中環保性好,不出現有害氣體。

                                          1.4激光切割技術

                                          激光切割技術采用聚焦后的高密度功率激光束投射,使被投射的設施能通過汽化、融化等狀態到達燃點,進而出現裂縫。該切割技術種類很多,如熔化、氣化、氧氣等。該技術切割質量很高,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施。該技術在切割表層上效果較好,并且不要求采取二次處理加工,可對薄板件采取高精度、高速處理切割。但設施的費用高,且需保養與維護。此外,還有水射流切割技術,把水壓加壓到200~400MPa后,通過截留小洞對設施表面采取沖刷,最后得到切割目的[3]。綜上所述,各種切割技術所用的板材不相同,在實際操作過程中,需結合本身狀況進行科學選擇,最大程度上提高切割質量。

                                          2板材高效切割技術

                                          本文以某公司機械工程為例,進行板材高效切割技術的研究。該公司需切割的結構件大部分為低合金鋼、低碳鋼高強度鋼板,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展,要考慮到以下方面的需求來提高切割質量。

                                          2.1數量要求

                                          該公司選用自動化、機械化的門架式數控切割設施,引進FastCam等發達自動套料體系。該設施要求切割的板材厚度在50mm之內,需配置許多等離子切割設施。此外,配置了火焰切割機床,針對厚度更大的板材,多臺小型氣割設施來消化料邊,最大程度上提高材料的使用率。

                                          2.2質量要求

                                          使用在駕駛室、機棚外殼等層次的薄板件,精度要求高,且零件形狀復雜。該公司主要選用激光切割設施,以免機械加工過多更改。對于平衡梁和拉板等零部件,采取等離子切割設備與高壓水射流切割技術相結合,進行無熱損傷切割方法,來減少熱形變。對于被焊接的厚板件來講,進行開坡口,除了準備基礎的設施外,還需對繁雜、異形和結構復雜的坡口采取機器人切割。

                                          2.3環保要求

                                          對于火焰切割法,乙炔氣體往往在生產中容易造成環境污染,引用工業燃氣,減少對環境的破壞。此外,等離子切割通過采用推進水下等離子方法,采用液氧代替瓶裝氧氣,既避免了對人體健康的危害,又能提高切割質量、減少安全隱患。

                                          3結語

                                          伴隨我國的工業化自動化發展的速度加快,制造機械工程方面得到了較好地發展。本文結合某公司機械工程實例,從數量要求、質量要求、環保要求入手,探討了提高切割質量的方法,可供同行業借鑒參考。

                                          參考文獻

                                          [1]傅中明.激光高效切割技術在工程機械制造中的應用[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械制造高效焊接中的應用[J].金屬加工(熱加工),2015(18):8-10,12.

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

                                          作者:黃克家 單位:貴州省煤田地質局地勘設備維修中心

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