板材切割技术在工程机械制造中的应用

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〔摘要〕简单论述了切割技术在工程机械制造业中的重要性，详细介绍了针对不同的板材厚度，采取的相应切割技术。以某公司机械工程的实际应用为例，研究分析了板材高效切割技术，得出了只有基于生产数量、质量及环保要求，选择科学合理的切割技术，提高板材使用率，确保生态环境，才能顺应时展的结论。

〔关键词〕板材；切割技术；工程机械制造

这几年来，随着工业自动化发展的速度逐渐加快，对工程机械商品要求也越来越高。生产商品过程中，焊接结构件所占比例为50%～70%，对商品性能、质量起着重要作用。一般结构件加工重点为切割坡口、下料和调平等。其中，切割是第一步。因此，切割状况优劣与商品品质紧密关联。只有科学选用切割设备及性能，才能保证切割准确、生产品质。

1常见切割技术

目前，机械工程结构件，按照板厚可分为中板件、薄板件和厚板件等。不同的板件所对应的厚度则不同，分别为2mm、3～10mm、大于10mm。不同的板厚，选择的切割方法则不同。

1.1等离子切割技术

等离子切割技术是在强电场、高温状况下发生的等离子弧，通过压缩机械等生产后出现很强的气流和温度，进而促进工件切口处金属的融化，最后产生裂缝。目前，该技术切割精度逐渐加强，不断接近激光切割技能。特别是使用水射流技能大功率切割方法，精度误差小、成本低[1]。等离子弧技术经过不断地改革及综合效过，扩大了应用范围，但等离子切割技术离子弧容易呈现“上大下小”的状况。在结构件组装的时候，需要采取相应处理，才能保证等离子切割顺利运行。

1.2火焰切割技术

火焰切割技术的主要是借用切割金属燃烧所释放的热量，得出切割目标。该技术的原理是借用氧气和可燃气体结合到一起，燃烧释放的热量，使工件可以加热到相应温度后，利用射出高速气流使金属迅速氧化后，把被切掉的金属吹出去，成为割缝。在20世纪，出现第1个氧—乙炔割炬，并沿用至今。该技术在使用过程中使用灵活、成本较低，切割的厚度范围广从1～200mm均可以。国内外研制出许多以液化气、丙烷等最新燃气的类切割设施，可以大大提高火焰温度，来提高切割的精准性。目前，切割技术在机械工程使用十分广泛。依照切割原理不同，该切割技术在材质、厚度上也有所不同。由于火焰切割速比较低，在实际切割之前要采取预热方法，且耗费时间长，不符合于铝、不锈钢等金属切割。切割薄板时，虽热形变大，但设施费用低、加工成本少[2]。

1.3水射流切割技术

高压水射流切割也是水射流切割技术，其原理是借用增压装置将水加压到200～400MPa后，通过节流小孔（Φ0.15～0.4mm）使水压热能变为射流动能（流速为900mm/s），冲击设施表层使其发生微裂纹，并使材料剥离，同时利用高速水流的冲击力将碎屑带走，从而形成切缝和裂缝。依照切割中有没有磨料，可分为磨料射流和射流射流两种。激光和水射流切割和等离子切割都为高能切割，与它们借用气化或熔融去除设施方法不一样，属于冷切割技术，其加工特色是很少或没有发生热量，没有热变形、没有气体或蒸汽排出，没有热影响区。水射流能够切割各种非金属、金属、硬塑性和脆性设施，技术简单，不会改变或损害被切割工件设施的机械、物理性能，切割过程中环保性好，不出现有害气体。

1.4激光切割技术

激光切割技术采用聚焦后的高密度功率激光束投射，使被投射的设施能通过汽化、融化等状态到达燃点，进而出现裂缝。该切割技术种类很多，如熔化、气化、氧气等。该技术切割质量很高，并切口垂直面可以保持平行，可以更好切割金属和非金属设施。该技术在切割表层上效果较好，并且不要求采取二次处理加工，可对薄板件采取高精度、高速处理切割。但设施的费用高，且需保养与维护。此外，还有水射流切割技术，把水压加压到200～400MPa后，通过截留小洞对设施表面采取冲刷，最后得到切割目的[3]。综上所述，各种切割技术所用的板材不相同，在实际操作过程中，需结合本身状况进行科学选择，最大程度上提高切割质量。

2板材高效切割技术

本文以某公司机械工程为例，进行板材高效切割技术的研究。该公司需切割的结构件大部分为低合金钢、低碳钢高强度钢板，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着多元的方向发展，要考虑到以下方面的需求来提高切割质量。

2.1数量要求

该公司选用自动化、机械化的门架式数控切割设施，引进FastCam等发达自动套料体系。该设施要求切割的板材厚度在50mm之内，需配置许多等离子切割设施。此外，配置了火焰切割机床，针对厚度更大的板材，多台小型气割设施来消化料边，最大程度上提高材料的使用率。

2.2质量要求

使用在驾驶室、机棚外壳等层次的薄板件，精度要求高，且零件形状复杂。该公司主要选用激光切割设施，以免机械加工过多更改。对于平衡梁和拉板等零部件，采取等离子切割设备与高压水射流切割技术相结合，进行无热损伤切割方法，来减少热形变。对于被焊接的厚板件来讲，进行开坡口，除了准备基础的设施外，还需对繁杂、异形和结构复杂的坡口采取机器人切割。

2.3环保要求

对于火焰切割法，乙炔气体往往在生产中容易造成环境污染，引用工业燃气，减少对环境的破坏。此外，等离子切割通过采用推进水下等离子方法，采用液氧代替瓶装氧气，既避免了对人体健康的危害，又能提高切割质量、减少安全隐患。

3结语

伴随我国的工业化自动化发展的速度加快，制造机械工程方面得到了较好地发展。本文结合某公司机械工程实例，从数量要求、质量要求、环保要求入手，探讨了提高切割质量的方法，可供同行业借鉴参考。

参考文献

［1］傅中明.激光高效切割技术在工程机械制造中的应用［J］.金属加工（热加工），2015（18）：18-19.

［2］孙世超.焊接与切割装备在工程机械制造高效焊接中的应用［J］.金属加工（热加工），2015（18）：8-10,12.

［3］孙跃，李翔，李新群，等.工程机械制造中的板材高效切割技术［J］.建筑机械，2014（3）：108-110,112.

作者：黄克家 单位：贵州省煤田地质局地勘设备维修中心