數(shù)控火焰切割

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數(shù)控火焰切割件切割變形的工藝創(chuàng)辦流程

數(shù)控火焰切割件切割變形的工藝創(chuàng)辦流程0引言數(shù)控火焰切割機是一種使用數(shù)控系統(tǒng)操縱切割系統(tǒng)，利用氧氣加丙烷等燃燒氣體對金屬材料舉行切割的設(shè)備。切割過程利用氣體火焰將金屬材料加熱到燃點，在金屬材料燃燒熔化的同時，利用高速氧氣流將熔渣吹除，從而形成切口[1]。

由于可切割厚度大、切割本金低，數(shù)控火焰切割機廣泛應(yīng)用于機車車輛等行業(yè)。但是，火焰切割的熱影響區(qū)較大，所以切割變形大的問題經(jīng)常存在且難以制止，探索出有效操縱變形的方法，是提高火焰切割質(zhì)量的重要手段。

1產(chǎn)生切割變形的理論分析金屬板材在火焰切割時產(chǎn)生切割變形，主要有以下三方面的理由：（1）金屬板材在軋制或開卷過程中難免存在分布不平勻的剩余內(nèi)應(yīng)力；

（2）金屬板材在切割過程中，受局部高溫?zé)嵩吹挠绊?，沿切割方向急劇膨脹，而周邊母材金屬又會限制這種膨脹，從而在切口邊緣產(chǎn)生不成抵消的應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過金屬的屈服強度時，就產(chǎn)生壓縮塑性變形；

（3）在冷卻過程中，金屬板材沿切割方向產(chǎn)生確定的收縮變形，同時受周邊母材金屬的限制，材料內(nèi)部會產(chǎn)生確定的拉應(yīng)力。

由于這種不平勻的加熱和冷卻，材料內(nèi)部的應(yīng)力不成能平衡和完全消釋，所以在材料內(nèi)部應(yīng)力的作用下，被切割的零件會發(fā)生不同程度熱變形，表現(xiàn)為零件外形扭曲和尺寸偏差。

影響切割變形的因素主要有切割速度、割嘴的型號及其高度、切割程序等。根據(jù)板材厚度選擇適合的切割速度和割嘴型號，操縱好割嘴與板材之間的距離，能有效操縱熱輸入量，裁減切割變形。切割程序的合理與否，直接影響著切割質(zhì)量。

2切割變形分析及操縱從出口澳大利亞PN機車制造過程中幾種零件的切割變形實際啟程，分析這幾種不同外形特征的零件產(chǎn)生切割變形的理由，優(yōu)化切割工藝，達成有效操縱切割變形的目的。

2.1單一規(guī)矩零件的切割分析變形的理由，主要是由于零件長寬比對比大，長邊的熱應(yīng)力不均衡引起變形。圖1中，從a點起沿邊1切割A(yù)時，鋼板處于靜止?fàn)顟B(tài)，鋼板框架上邊1和邊2上的熱應(yīng)力根本是平衡的，零件根本不產(chǎn)生變形。但沿邊3切割B時，由于邊2離邊3很近，所以切割邊3的過程也是加熱邊2的過程，這時邊2和邊1的所受的熱應(yīng)力就不平衡了，全體邊1上的應(yīng)力之和使全體的邊1同時收縮，從而使鋼板框架向右偏移，導(dǎo)致割嘴割至下端時，之前割好的孔已隨框架發(fā)生位移，從而出現(xiàn)圖3所示的偏差。

基于以上分析，改用圖1中1-B所示切割模型，該模型將A和B看作整體，先切割全體內(nèi)孔，然后依次按照1-7的依次依次切割各邊，其中邊4為共用邊。這樣在切割完B時，邊2與邊4上應(yīng)力相平衡，切割A(yù)時，邊4與邊6上的應(yīng)力也根本平衡，鋼板框架不會偏移，從而能保證全體孔的位置的切實度。圖1單一規(guī)矩零件切割模型圖2零件變形示意圖修長直條是一種特殊的長寬比對比大的規(guī)矩零件，用常規(guī)方法切割時往往展現(xiàn)旁彎現(xiàn)象，為此可采取以下切割技巧：多割嘴同時切割，先切割稍大于零件長度的直線條，待鋼板冷卻后，再沿寬度方向切割所需要的長度。在各割嘴火焰強度根本一致的處境下，零件長度方向的兩邊是同時受熱的，因此不會展現(xiàn)旁彎。

2.2單一異形零件的切割以PN機車車架上某零件的切割為例，該零件厚度為6mm，其特點是形狀不規(guī)矩且尺寸較大。切割這類零件時，為提高板材利用率，常采用套料的方式。圖3中3-A為常規(guī)的切割程序模型，每只割嘴先從a點引入切割A(yù)，再從b點引入切割B。

實踐結(jié)果說明，有近50%的零件會產(chǎn)生旁彎變形，而且由于該零件板料較薄，所以最大變形量可達5-7mm。

分析其變形理由：切割A(yù)時，后切割的邊2輪廓長度大于先切割的邊1的長度，所以邊2上的收縮應(yīng)力超過了邊1上應(yīng)力的作用，同時由于邊2輪廓是凹邊，所以鋼板的凸邊對邊2的收縮有確定的阻礙作用，在合應(yīng)力的作用下，零件變形較小且鋼板框架根本沒有位移；

切割B時，先切割的邊3產(chǎn)生的應(yīng)力比很大，后切割的邊4上的應(yīng)力，以及鋼板凸邊對邊3的阻礙作用，只能抵消很小一片面邊3上的應(yīng)力，所以零件變形對比大。無論是規(guī)矩零件還是異形零件，假設(shè)零件較長且尺寸較大時，采用休止切割法，是一種有效操縱切割變形的方法。

休止切割法是在零件的周邊上設(shè)置一些暫時不切割的點，用以連接切割零件與鋼板，防止零件變形，等鋼板冷卻后再斷開這些點。

切割變形不僅與切割零件的外形有關(guān)外，還與鋼板的厚度、切割零件在鋼板上的位置、以及切割零件和鋼板的相對大（下轉(zhuǎn)第24頁）（上接第62頁）小有關(guān)。一般來講，鋼板越薄，切割變形越大；

切割零件離鋼板中心越近，變形越??；

切割零件相對鋼板越大，變形越大。

圖3單一異形零件切割模型2.3多零件套料切割當(dāng)一張板上切割多種零件時，需要對整張板舉行套料切割，影響切割變形的因素也變得很繁雜。要能平衡變形應(yīng)力，切割方向和切割依次就顯得尤為重要。

2.3.1切割方向合理的切割方向理應(yīng)是要保證結(jié)果切割的一邊與鋼板的大片面分開。假設(shè)切割零件過早和鋼板的大片面分開，那么周邊的框架由于太輕而不能夠抵消切割時產(chǎn)生的熱應(yīng)力，造成切割零件的變形或者板材框架的位移，從而展現(xiàn)尺寸超差。

2.3.2切割依次合理的切割依次也是操縱切割變形的有效措施，經(jīng)過大量探索實踐，一般理應(yīng)遵守“先內(nèi)后外、先小后大、先圓后方”的原那么[2]。先內(nèi)后外，即先切割零件的內(nèi)輪廓或者內(nèi)輪廓中嵌套的零件；

先小后大，即先切割小尺寸零件，產(chǎn)生的熱量相對較小，對零件影響也小；

先圓后面，即先切割圓形孔或者圓形零件，使產(chǎn)生的熱量輻射向外傳遞，鋼板內(nèi)部的應(yīng)力相比較較平衡。

2.3.3應(yīng)用SigmaNEST套料軟件3結(jié)語數(shù)控火焰切割時，采用共邊、留割、搭橋、留工藝筋等技巧，從切割方向、切割依次等方面著手，