關(guān)于提高板材數(shù)控火焰切割質(zhì)量的探討

李瓊英

（西山煤電集團有限責(zé)任公司機電廠，山西 太原 030053）

引言

數(shù)控火焰切割機作為機械行業(yè)一種鋼板切割加工的機械設(shè)備，其工作原理是：利用鐵在氧中的燃燒反應(yīng)及反應(yīng)熱進行切割的方法。可燃氣體與氧氣混合燃燒所放出的熱量將鋼板被切割處預(yù)熱到燃燒溫度后，噴出高速氧流，使切口處金屬劇烈燃燒，并將燃燒后的氧化物吹除，實現(xiàn)工件分離的方法，割炬按照設(shè)定的程序路線勻速運行，切割出形狀各異的工件。這里需要強調(diào)的是金屬的氣割過程實質(zhì)是鐵在純氧中的燃燒過程，而不是熔化過程。由于其具有切割范圍廣、投入成本低、自動化程度高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，成為各種鋼板切割加工的首選設(shè)備。但是，我們在實際操作數(shù)控火焰切割機進行切割加工時,經(jīng)常會出現(xiàn)鋼板零件的切割面質(zhì)量缺陷、扭曲與彎曲嚴(yán)重、長度尺寸超差等質(zhì)量問題，從而直接影響到后續(xù)的打磨、點裝、焊接等一系列工序，甚至產(chǎn)品的整機質(zhì)量都很難保證。因此，應(yīng)結(jié)合實際切割加工中遇到的問題，找到提高鋼板切割質(zhì)量的方法。

1 數(shù)控火焰切割在加工過程出現(xiàn)的質(zhì)量問題及原因分析

1.1 切割面缺陷及原因分析

煤礦液壓支架是西山煤電集團機電廠支架制造車間生產(chǎn)的大型制造類產(chǎn)品。在煤礦液壓支護產(chǎn)品制造過程中，箱型結(jié)構(gòu)件是車間的生產(chǎn)重點，其主要是由板材、型材拼接而成，且板材使用量達80%以上。數(shù)控切割下料作為頭道工序，是所有結(jié)構(gòu)件加工的基礎(chǔ)，是機加、點裝、焊接、組裝等后續(xù)工序的關(guān)鍵之處，板材零件質(zhì)量的好壞起到至關(guān)重要的作用。

1.1.1 切割面邊緣水滴狀豆串

缺陷出現(xiàn)的原因是切割過程割嘴與鋼板高度過高；割嘴輕微堵塞；鋼板表面有銹蝕或雜物。

1.1.2 零件邊緣燒塌

缺陷出現(xiàn)的原因是割嘴與鋼板高度過低；火焰預(yù)熱能率調(diào)節(jié)過大；切割速度過慢。

1.1.3 切割面凹心

缺陷出現(xiàn)的原因是選用割嘴型號大；割嘴堵塞；切割速度過快；切割氧壓力過大。

2018年5月，公司擬通過自有資金認(rèn)購嗨皮網(wǎng)絡(luò)非公開發(fā)行的536.82萬股普通股票，認(rèn)購金額為人民幣7800萬元，認(rèn)購?fù)瓿珊筻似ぞW(wǎng)絡(luò)的注冊資本從人民幣3440萬元增至3823.29萬元，上市公司將擁有嗨皮網(wǎng)絡(luò)10.02519%的股權(quán)。嗨皮網(wǎng)絡(luò)是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的移動互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容策劃、制作、傳播與精準(zhǔn)營銷的大數(shù)據(jù)技術(shù)和運營公司，同時，旗下運營著國內(nèi)最大的獨立娛樂新聞網(wǎng)站—花邊娛樂，向廣大中文互聯(lián)網(wǎng)用戶提供喜聞樂見的娛樂新聞。

1.1.4 切割面鋸齒

缺陷出現(xiàn)的原因是設(shè)備故障抖動；切割速度過快；切割氧壓力調(diào)節(jié)過大；割嘴輕微堵塞；氧氣純度不足。

1.1.5 垂直度超差

缺陷出現(xiàn)的原因是料架不平整；割炬與鋼板不垂直；切割速度過快；割嘴風(fēng)線不正或堵塞。

1.1.6 穿孔點處局部凹坑缺肉

缺陷出現(xiàn)的原因是引入引出線設(shè)置位置不合理；引入引出方式不合理；收尾氧化渣未清理未減速。

1.1.7 穿孔點處局部凸臺

缺陷出現(xiàn)的原因是引入引出線設(shè)置位置不合理；引入引出方式不合理；零件切割熱變形。

1.1.8 零件背面沾有大量的氧化渣

缺陷出現(xiàn)的原因是切割速度快；使用割嘴型號與鋼板厚度不匹配；切割氧壓力調(diào)節(jié)過大。

1.2 零件的形狀扭曲與彎曲的質(zhì)量問題的原因分析

造成切割后的鋼板零件扭曲與彎曲原因是切割的熱變形；鋼板本身的變形；編程程序的不合理。

1.3 長度尺寸超差的原因分析

切割后的鋼板零件長度尺寸經(jīng)常會遇到達不到圖紙尺寸或者工藝尺寸的要求，其造成的原因主要是切割的熱變形；編程程序的不合理；缺少切割工藝。

2 鋼板零件切割面質(zhì)量的控制方法

由上述原因不難看出，鋼板零件的切割缺陷主要受制于割嘴、切割編程的程序、切割工藝，而人員與操作是可控的。造成后兩個鋼板零件發(fā)生變形與長度尺寸超差的質(zhì)量問題的原因主要是切割的熱變形、鋼板本身的變形、切割編程的程序和切割工藝這四個因素，而切割的熱變形是可以通過合理的編程程序來進行控制的。如果氧氣純度保持正常，設(shè)備運行正常，最終影響鋼板零件質(zhì)量的因素主要表現(xiàn)在四方面：割嘴、切割編程的程序、切割工藝、鋼板本身質(zhì)量[1]。

2.1 針對板材厚度不同增加相應(yīng)割嘴配備

按照板材型號選擇割嘴，可以加強數(shù)割切割精度，有效地控制切割鋼板的質(zhì)量缺陷，尺寸保證在板材工藝尺寸公差范圍內(nèi)，符合圖紙、工藝、下道工序使用要求，如表1 所示。

表1 數(shù)控火焰割嘴選用規(guī)范及切割工藝參數(shù)

2.2 規(guī)范切割編程的程序

重新編制數(shù)控切割編程明細表，按照每件工序的使用方法確定合適的起槍位置，并調(diào)整機床、板料下料補償量，將下料尺寸控制在±1 mm 以內(nèi)；編制數(shù)控切割流程，切割前對原材料板材進行校準(zhǔn)，找準(zhǔn)0 點，定位、試運行合適后，才能進行切割。

2.2.1 板材間距、切割速度（如表2 所示）

表2 數(shù)控切割加工編程參數(shù)規(guī)范明細表

2.2.2 板材補償

長度1.4 m 以上，長寬比1∶6 以上，編程過程中需填加斷點，并對板材進行單件補償。如表3 所示。

表3 方形板材補償明細表

2.3 編制適合于現(xiàn)場的鋼板零件切割加工工藝

我們根據(jù)在實際生產(chǎn)當(dāng)中，通過上萬次的切割加工得出的數(shù)據(jù)，從而編制出適合于現(xiàn)場的鋼板零件切割加工工藝，有效地解決了因切割工藝的不合理而造成的質(zhì)量問題。切割表面偏斜度如表4 所示。

表4 不同材料厚度下切割表面偏斜度μ mm

非加工切割表面粗糙度Ra的上限值為50μm。切割面長度偏差如下頁表5 所示。

表5 切割面長度偏差（±） mm

2.4 鋼板本身質(zhì)量

切割前對鋼板必須清除表面污物、氧化皮、銹跡、水漬，對鋼板表面進行拋丸除繡；鋼板在下料前應(yīng)檢查確認(rèn)鋼板的牌號、厚度；最重要的是保證鋼板的表面平直度。通過保證鋼板的本身質(zhì)量，有效地控制了切割零件的質(zhì)量問題。

針對板材變形程度不同，分別制定解決方法：對于存在彎度15°以下的板料，使用500 t 壓力機進行校平，平面度達到使用要求后再編程切割。對于存在彎度15°以上的板料，使用數(shù)控切割機將彎曲部分周邊加長100 mm 切開后，使用校平機單獨對彎曲部分進行校平，平面度達到使用要求后再編程切割。鋼板的不平度如圖2、圖3 所示。

圖2 鋼板的不平度

圖3 鋼板的不平度

4 結(jié)語

提高數(shù)控火焰切割鋼板的質(zhì)量，必須從選用合適型號的割嘴；編制合理預(yù)防熱變形的切割程序；切割過程中執(zhí)行切割工藝參數(shù)；切割前對鋼板進行噴砂除銹、矯平等，保證鋼板本身質(zhì)量；從這四方面抓起，才能全方位控制切割鋼板零件的質(zhì)量，保證整機的制造精度。