鋼板火焰切割的割件尺寸控制

馬云龍 路建樂

鄭州煤礦機(jī)械集團(tuán)股份有限公司 河南 鄭州 450000

引言：近些年來，隨著科研領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域?qū)︿摪寤鹧媲懈罴夹g(shù)的需求越來越高，鋼板火焰切割技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新，目前在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用比較頻繁的主要是半自動(dòng)火焰切割和數(shù)控火焰切割。但是，凡是涉及到鋼板火焰切割技術(shù)的使用，就不得不面對(duì)切割過程中所產(chǎn)生的割件變形移位問題。

1 移位變形的原因

鋼材切割過程中同時(shí)使用了冷卻和加熱兩種原理，在這個(gè)過程中，割炬和割件的不同部位要分別受到加熱作用和冷卻作用，局部受熱不均勻?qū)е赂罴嬖趦?nèi)應(yīng)力，割件在被切割后就會(huì)產(chǎn)生些微的移位，導(dǎo)致實(shí)際切割成品的尺寸誤差可能會(huì)超出所需鋼材的誤差允許范圍。割件被切割后位移程度的強(qiáng)弱往往取決于割件的面積大小、薄厚程度以及切割后剩余部位的寬度。厚度越薄、寬度越窄的割件對(duì)于火焰切割技術(shù)的耐受度就越低，更容易發(fā)生移位。

在以往的鋼材切割實(shí)際應(yīng)用中，通常在對(duì)較薄割件進(jìn)行火焰切割時(shí)，更容易發(fā)生彎曲變形現(xiàn)象。以致負(fù)責(zé)火焰切割的技術(shù)人員迫不得已加入割嘴調(diào)整環(huán)節(jié)。而且，割件的變形程度往往和熱傳導(dǎo)率成正比，與余料的剩余面積成反比。

以鋼板上圓形孔洞的切割為例，想要在一塊面積為一平方米的鋼板上切割出一個(gè)直徑只有幾厘米的圓孔，所切圓孔的面積只占鋼板整體面積的一小部分，對(duì)這一小部分加熱所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力不足以對(duì)整塊鋼板造成結(jié)構(gòu)影響。但是，假設(shè)在這塊鋼板上切割一個(gè)直徑接近一米的圓孔，那么所切圓孔的面積直逼整塊鋼材的面積，不管使用哪種技術(shù)進(jìn)行控制，其產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力勢(shì)必會(huì)影響鋼板的余料，使其發(fā)生變形，但是所切割圓形鋼材不會(huì)有額外影響。

火焰切割技術(shù)下，鋼材的變形程度還很大程度上取決于切割的方向。順時(shí)針切割時(shí)，由割炬進(jìn)口處開始進(jìn)行切割，隨著切割的緩慢進(jìn)行，割縫寬度的尺寸逐漸趨向于0。在切割環(huán)節(jié)接近尾聲時(shí)，形成的過后已經(jīng)無(wú)法和最初的端面吻合，這也就是咬缺現(xiàn)象在剛才在火焰切割中發(fā)生的原因。通過割縫寬度，我們可以利用其與所切割圓的關(guān)系，大致推算出鋼板的實(shí)際位移量。

2 移位變形的控制方法

2.1 在余料部分尋找適合的切入點(diǎn)運(yùn)用火焰切割技術(shù)進(jìn)行切割，這樣在某種程度上來說可以限制所切割鋼材或者其余料同時(shí)在兩個(gè)方向上發(fā)生位移。

2.2 倘若余料部分無(wú)法作為切割的切入點(diǎn)，那么應(yīng)該優(yōu)先考慮鋼材邊緣階段，從曲線凸出的那一小部分入手，從而使余料不能夠發(fā)生位移。

2.3 當(dāng)對(duì)組合套料零件進(jìn)行切割時(shí)，應(yīng)該保證是主體部分和鋼板的連接不會(huì)輕易斷裂。

2.4 切割又長(zhǎng)又窄的條狀割件時(shí)，應(yīng)該針對(duì)所使用切割機(jī)的不同類型分別進(jìn)行分析。

（1）使用數(shù)控火焰切割機(jī)。使用這種切割機(jī)切割應(yīng)該注意的重點(diǎn)注意多把歌劇之間的密切配合使用。為了使割件能夠均勻受熱，窄長(zhǎng)割件的兩邊都應(yīng)該有割炬。為了提高切割效率，可以用三把割炬切割兩個(gè)割件，四把割炬切割三個(gè)割件，以此類推。切記不能僅靠一把割炬進(jìn)行切割，否則割件必有一端受熱不均勻，這是最終的割縫線彎曲。

（2）使用半自動(dòng)火焰切割機(jī)。采用這種方法進(jìn)行切割的前提是鋼板的排料足夠合理。具體操作步驟如下：首先，在排料過程中，應(yīng)該注意將條狀切割物預(yù)留幾厘米寬的余量，具體寬度要視鋼板的厚度而定。常規(guī)操作中我們普遍取1～2厘米。在正式進(jìn)行切割時(shí)，應(yīng)該參考留量的寬度進(jìn)行起割孔的切割，當(dāng)最終達(dá)到所需求長(zhǎng)度時(shí)，結(jié)束切割操作。在此環(huán)節(jié)中，我們主要進(jìn)行的是條狀割件的長(zhǎng)度方向的切割，寬度方向的切割操作暫時(shí)不著急進(jìn)行。而應(yīng)該進(jìn)行大約20分鐘的冷卻操作后再予以考慮。如果窄長(zhǎng)條割件的厚度較厚，那么相對(duì)而言起孔也就比較困難，這時(shí)就要增加起割處的預(yù)留范圍，也即較薄窄長(zhǎng)條狀割件切割預(yù)留范圍的二倍。半自動(dòng)火焰切割機(jī)進(jìn)行切割在割件的變形與移位防治工作中發(fā)揮了重大作用，同時(shí)也使生產(chǎn)流程與操作技術(shù)得到了進(jìn)一步簡(jiǎn)化，降低了技術(shù)人員的勞動(dòng)量，卻不曾降低勞動(dòng)效率。

2.5 為了節(jié)約成本，提高鋼板等材料的利用效率，應(yīng)該對(duì)余料或者廢鋼進(jìn)行二次利用，來切割一些小的部件。在材料的二次利用過程中，依舊可以采用數(shù)控火焰切割機(jī)床和半自動(dòng)火焰切割機(jī)兩種切割儀器。前者是通過將割件進(jìn)行固定防止各界發(fā)生位移，從而降低割件尺寸的誤差。而后者則是借助母板的外力作用進(jìn)行切割，比如說，在常規(guī)的切割操作中，我們往往會(huì)選取一塊比較大的、與所要二次利用的廢料厚度相似的鋼板當(dāng)作母板，先將要二次利用的廢料與母板焊接在一起，然后再運(yùn)用半自動(dòng)火焰切割機(jī)進(jìn)行切割。這種方法使切割機(jī)不能放置軌道的短板被補(bǔ)齊，同時(shí)也降低了小型割件發(fā)生位移與變形的可能性。

2.6 在大型割件的切割過程中，尤其是比較薄形狀又比較復(fù)雜的大型割件的切割，在按照順序切割時(shí)都要確保他們之間的聯(lián)系不曾斷開，從而使余料或者割件的移動(dòng)受到限制，減少位移的范圍。在火焰切割完成后，要注意利用兩種切割機(jī)中的一種將上述提到的兩者之間的聯(lián)系切斷，這樣才算完成了一項(xiàng)完整的切割環(huán)節(jié)。由于大型割件一旦發(fā)生了較為嚴(yán)重的變形可能就很難有高效的補(bǔ)救措施，所以在切割時(shí)高度考驗(yàn)操作人員的技術(shù)水平。

2.7 在切割過程中，總會(huì)遇到一些結(jié)構(gòu)形狀比較特殊的割件，比較典型的一個(gè)例子就是軸承座的切割。從某種角度而言，在將一塊鋼板切割成數(shù)個(gè)割件時(shí)，割件的變形程度與切割的先后順序有一些關(guān)系，往往最后切割的變形程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前面的。而且，軸承座還會(huì)隨著寬度的減少導(dǎo)致形變更加嚴(yán)重比較有效的針對(duì)性解決措施就是使用兩種切割技術(shù)相配合的方法或是采取編程加量法，兩種操作方法對(duì)技術(shù)水平的要求程度沒有過嚴(yán)要求，而且在實(shí)際操作中確實(shí)比較有效地控制了其尺寸。

總而言之，在用火焰切割技術(shù)進(jìn)行鋼材切割時(shí)，應(yīng)該具體部件具體分析，從而制定有效的措施控制割件的尺寸。