是什么影響了火焰切割質(zhì)量

火焰切割作為目前我國各大中小企業(yè)主要的切割下料生產(chǎn)方式，在生產(chǎn)中依然占據(jù)重要地位，當(dāng)然也面臨各種問題?；鹧媲懈钪两褚延辛硕嗄甑陌l(fā)展，數(shù)控切割設(shè)備也已發(fā)展成熟，相應(yīng)的一些工藝方法及實現(xiàn)途徑也有了一定的發(fā)展。本文結(jié)合我廠引進的南京學(xué)思自動套料軟件XSuperNEST，就火焰切割中零件切割質(zhì)量的影響因素及如何提高成品率展開研究。切割設(shè)備的影響因素目前，市面上涌現(xiàn)出激光、等離子、水切割等多種多樣的切割方式及設(shè)備，切割質(zhì)量及生產(chǎn)效率都要優(yōu)于火焰切割。但由于火焰切割成本較為低廉，所以依然占據(jù)著重要的地位，并且火焰切割機也還是主流設(shè)備。在切割下料生產(chǎn)過程中，數(shù)控火焰切割機被越來越廣泛的運用，數(shù)控切割具有編程后不可干預(yù)的特點，這一特點使得工人無法對切割過程中的零件進行補償，以修復(fù)受到熱變形影響的尺寸，最終導(dǎo)致零件尺寸精度出現(xiàn)偏差。而數(shù)控切割機自身的一些因素也會對切割質(zhì)量造成一定影響。影響切割質(zhì)量的因素如下：（1）切割氣體選擇

對于火焰切割機來說，切割燃?xì)獾倪x用對于切割質(zhì)量來說也有著很大的影響作用。目前可供選擇的燃?xì)庥幸胰?、丙烯、丙烷以及MPS等。不同的燃?xì)馊紵匦圆灰粯?，故針對的切割場景也不一樣，適當(dāng)選擇燃?xì)猓瑢τ诔浞职l(fā)揮氣割的優(yōu)勢，實現(xiàn)高效益、低成本切割，具有一定意義。乙炔火焰具有熱量集中、溫度高、預(yù)熱時間短、耗氧量低、切割效率高、構(gòu)件變形小等特點，適合薄板、引入較短的零件切割；而丙烷火焰熱量分散、溫度低、預(yù)熱時間比乙炔長，切割邊上沿光滑平整，下沿掛渣少、易清除，其相對成本也低，故針對厚板大零件的切割比乙炔要經(jīng)濟；丙烯火焰溫度較高，預(yù)熱時間相較于丙烷短，比乙炔略有增加，且由于外焰熱含量高，適合用于厚板大零件切割。（2）氧氣濃度、速度、割嘴高度選擇

除選擇合適的燃?xì)馔猓懈钛鯕鈮毫?、切割速度、割嘴高度的設(shè)定也是影響火焰切割質(zhì)量的重要因素。經(jīng)研究表明，氧氣壓力相同的情況下，隨著氧氣濃度的提高，切割時間縮短，同時氧氣需求量降低；切割速度的選擇也尤為重要，若速度過高，產(chǎn)量雖然高，但容易發(fā)生質(zhì)量缺陷，易“熄火”、切口粗糙，切割機速度過慢、產(chǎn)量低，產(chǎn)生氧化渣粘附，切口表面不齊等問題。經(jīng)大量的實踐經(jīng)驗，得出最佳切割速度應(yīng)處于割嘴額定速度的中上與上中之間，如使用5號嘴頭切40mm的鋼板，額定速度區(qū)間為250~380mm/min，中等速度為315mm/min，把這個區(qū)間分為10級，采用第6級到第8級，為336.6~358mm/min之間，以340mm/min最佳。割嘴高度的選擇，對切割質(zhì)量也有影響，過低焰心可能會接觸到零件表面，造成割縫熔塌、熔渣飛濺堵住割嘴甚至發(fā)生回火；過高則使得火焰不能充分加熱切口，從而導(dǎo)致切割能力下降、排渣困難。一般來說，讓火焰焰心與工作表面保持在3~5mm最好。（3）切割順序與引線應(yīng)用

合理的切割順序有利于鋼板得到均勻受熱，內(nèi)應(yīng)力相互抵消，進而減少零件的熱變形。因此切割零件輪廓時應(yīng)遵守先內(nèi)后外，先小后大，先圓后方，交叉跳躍，先繁后簡的原則，以避免零件出現(xiàn)移位、變形、尺寸偏差的現(xiàn)象。合理的引線位置與形式有利于零件切口完整，切割穩(wěn)定，以保證輪廓質(zhì)量。根據(jù)生產(chǎn)實際情況，外輪廓引入位置一般放置在輪廓底部右方，內(nèi)輪廓引線形式宜采用圓弧形式。工藝方法優(yōu)化火焰切割設(shè)備自身參數(shù)的設(shè)置調(diào)試完善后，也不能保證零件切割萬無一失。零件的形狀、板材的厚度、套料的位置、切割的方式等都有可能對零件切割質(zhì)量造成影響。以下結(jié)合我廠的生產(chǎn)實例，為大家進行介紹。通?；鹧媲懈畹陌宀目煞譃楸“澹ê穸?lt;20mm）、中厚板、厚板。薄板在切割過程中穿孔簡單但容易產(chǎn)生熱變形，所以在實際的生產(chǎn)中不應(yīng)從鋼板的邊緣位置起割，而應(yīng)在鋼板內(nèi)部進行穿孔切割。這一做法能夠保證鋼板外框的封閉性，在一定程度上減少零件熱變形及拱起。另外，適當(dāng)使用“連割”工藝能夠有效減少零件穿孔數(shù)量，運用“留割”工藝能夠更有效地減少熱變形。中厚板與厚板在切割過程中熱變形較小，但由于穿孔易發(fā)生翻渣現(xiàn)象導(dǎo)致割嘴損傷，所以宜采用零件割縫邊緣預(yù)熱起割方式減少穿孔。圖1為常規(guī)邊緣預(yù)熱引割方式。圖1常規(guī)邊緣預(yù)熱引割方式（1）利用“I穿孔”工藝減少預(yù)熱穿孔

采用常規(guī)邊緣預(yù)熱引割方式能夠在一定程度上解決中厚板與厚板切割的穿孔問題，但該方式在排料時需要大量的人為調(diào)整，對套料人員素質(zhì)要求較高，且對切割機精度要求較高。本次研究中，XSuperNEST軟件提供了一種新型的“I穿孔工藝”來優(yōu)化切割及穿孔路徑，圖2為優(yōu)化后I穿孔邊緣預(yù)熱引割。I穿孔邊緣預(yù)熱引割的描述：I穿孔切割就是在切割零件外輪廓的基礎(chǔ)上自動尋找合適的位置切割出一個下圓孔，下一零件的引入在這個圓孔中預(yù)熱切入，實現(xiàn)減少穿孔的目的。圖2I穿孔邊緣預(yù)熱引割方式（2）利用“連割”工藝提高切割效率

為提高材料利用率，一般會將小零件套排在大零件內(nèi)輪廓中，切割路徑通常是首先切割內(nèi)輪廓中的零件，然后跳躍切割下一個內(nèi)輪廓中的零件，最后再分別切割兩個內(nèi)輪廓。這使得切割機多次抬槍、多次穿孔，切割效率低。針對上述問題，可采用“連割”工藝對切割路徑優(yōu)化，以減少穿孔、空程，圖3為“連割”工藝優(yōu)化后切割順序。圖3中將內(nèi)輪廓中的各個零件做連割處理，之后再與內(nèi)輪廓引線做連割處理，這樣處理能夠只進行一次穿孔就將內(nèi)輪廓中零件與內(nèi)輪廓切出，大大提高了切割效率。圖3“連割”工藝優(yōu)化后切割順序（3）利用“留割”工藝減少零件熱變形

在零件內(nèi)輪廓切割過程中，會存在內(nèi)輪廓至外輪廓間的實際尺寸與理論尺寸不相符的問題。以圖4中厚度為50mm的零件為例：圖中標(biāo)注的理論尺寸均為610mm，但切割后實際尺寸偏小3~5mm。這是因為內(nèi)輪廓中零件切割使得熱量積聚，再進行內(nèi)輪廓切割時，熱量增大。切割零件上方外輪廓時，受熱量影響進一步增大，且此時內(nèi)輪廓中已無支點支撐，外輪廓受熱向內(nèi)擠壓，零件發(fā)生變形。圖4零件套料圖針對這種情況，可采用添加“留割”工藝的方法解決。如圖5所示，在內(nèi)輪廓四周增加“留割”，使內(nèi)輪廓的框架輪廓不與零件脫離，起到支撐作用。這種方式可以有效降低切割誤差，提高切割精度，但缺點是需要對內(nèi)輪廓進行打磨。圖5“留割”工藝優(yōu)化后切割路徑（4）利用圓弧引入減少內(nèi)圓孔起割過燒傳統(tǒng)引入方式采用直線起割的方式切入零件輪廓，沿輪廓直邊引入，再沿直邊引出，這對于引入引出段為直線的輪廓來說，不會影響零件起割處切割質(zhì)量。但在內(nèi)圓孔的切割過程中，采用傳統(tǒng)引入方式因在引入輪廓時直接切入沒有平滑過渡，故經(jīng)常會出現(xiàn)輪廓過燒情況，影響切割質(zhì)量，如圖6所示。圖6內(nèi)圓孔過燒在研究過程中，XSuperNEST提供了一種圓弧引入的方式，有效避免了圓弧的過燒，使內(nèi)圓孔光滑平整，提高零件內(nèi)圓孔切割質(zhì)量。圓弧引入切割方式如圖7所示，使用與內(nèi)圓孔相切的弧線引入，形成平滑的過渡，引出時與引入起割點留出間隙并也是以圓弧平滑引出。我廠對該方式進行多項驗證，確認(rèn)其真實有效并已在實際生產(chǎn)中使用，如圖8所示。圖7圓弧引入切割圖8運用圓弧引入切割零件結(jié)語下料切割作為生產(chǎn)的頭道工序，對企業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要，火焰切割作為主流的切割方式，切割質(zhì)量直接影響生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，有效地控制火焰切割質(zhì)量對生產(chǎn)質(zhì)量的把控非常重要。影響