板材切割技術在工程機械制造中的應用

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〔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