在機(jī)械加工過程中,板材切割常用方式有手工切割、半自動切割機(jī)切割及數(shù)控切割機(jī)切割。手工切割靈活方便,但手工切割質(zhì)量差、尺寸誤差大、材料浪費(fèi)大、后續(xù)加工工作量大,同時勞動條件惡劣,生產(chǎn)效率低。半自動切割機(jī)中的仿形切割機(jī),切割工件的質(zhì)量較好,由于其使用切割模具,不適合于單件、小批量和大工件切割。數(shù)控切割可有效地提高板材切割地效率和切割質(zhì)量,減輕操作者的勞動強(qiáng)度。
數(shù)控切割機(jī)按照切割介質(zhì)不同可以分為:數(shù)控火焰切割、等離子切割及激光切割,還可以根據(jù)用戶的要求配置噴粉劃線、自動調(diào)高(火焰時的電容調(diào)高、等離子時的弧壓調(diào)高)、數(shù)控鉆孔、沖打標(biāo)記等功能。數(shù)控火焰切割機(jī)配合套料軟件,可對金屬板材進(jìn)行平面任意形狀的切割。火焰切割原理是,材料被局部加熱到燃點(diǎn),加熱火焰和切割材料燃燒產(chǎn)生的熱量使切割材料在切割氧流中連續(xù)燃燒,燃燒所產(chǎn)生的熔渣被切割氧流吹掉,從而形成割縫。通常情況下,氧氣作為助燃劑,乙炔、丙烷或液化石油氣作為燃?xì)狻R虼耍磺懈畹牟牧蠎?yīng)滿足以下條件:
1、材料加熱到燃點(diǎn)能在氧氣中燃燒;
2、材料的燃點(diǎn)低于熔點(diǎn);
3、材料氧化物的熔點(diǎn)必須低于材料的燃點(diǎn),熔渣才能被切割氧流吹掉;
4、材料燃燒是放熱反應(yīng),導(dǎo)熱性能不是太高;
5、質(zhì)量切割對氧氣的要求:純度不低于99.5%。
因此,火焰切割機(jī)主要應(yīng)用限于低碳鋼、低合金鋼的切割。切割優(yōu)點(diǎn):自動化程度高,降低原材料消耗,節(jié)約成本,主要用于切割大、厚低碳鋼板,切割費(fèi)用較低。缺點(diǎn)是切割變形大,切割精度不高,切割速度較低,切割預(yù)熱時間長等。
數(shù)控等離子切割技術(shù)是集數(shù)控技術(shù),計算機(jī)軟、硬件技術(shù)、等離子切割技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)于一體的高新技術(shù)。其切割原理是,氣體被加熱到極高溫度并被高度電離,它將電弧功率轉(zhuǎn)移到工件上,高熱量使工件熔化并被吹掉,形成等離子弧進(jìn)行切割,從而形成切口的一種加工方法。有普通等離子、水射流式等離子和精細(xì)等離子三種形式。美國海寶公司的等離子系統(tǒng)代表著當(dāng)今世界等離子系統(tǒng)的最高水平,其產(chǎn)品規(guī)格覆蓋從普通等離子、水射流式等離子直至精細(xì)等離子等所有熱切割用等離子系統(tǒng)。普通等離子電源輸出電流為20~200A,切割厚度可達(dá)50mm以下;水射流式等離子電源輸出電流最高可達(dá)1000A,切割厚度可達(dá)130mm以下;精細(xì)等離子電源輸出電流最高可達(dá)100A,切割厚度可達(dá)12mm以下 ,其中精細(xì)等離子割縫寬0.65~0.75mm,與數(shù)控切割機(jī)配合可達(dá)±0.2mm的切割精度。空氣、氧氣、氮?dú)狻35(65%Ar和35%H2)等可以作為等離子氣,分別適用于不同的場合。
等離子切割特點(diǎn):相比火焰切割,等離子切割的切割速度快,切割效率高,切割精度高;多功能即通過加掛不同附件增加數(shù)控機(jī)床的柔性,為下道工序提供定位、焊接、儲存基礎(chǔ)。例如打標(biāo)記功能可提供安裝和定位基準(zhǔn)。等離子切割可進(jìn)行X、V、Y和K形等坡口加工,不僅可完成直線坡口還可完成曲線、圓弧形坡口,為焊接提供方便。缺點(diǎn)是等離子割炬、耗材價格較貴。等離子切割時產(chǎn)生噪聲,粉塵、有害氣體和弧光,利用水下切割或增加抽煙設(shè)備能消除以上有害因素,可以有效地改善工作場合的環(huán)境。等離子切割領(lǐng)域?qū)挘汕懈钐间摗⒉讳P鋼鋼板、有色金屬和許多非金屬材料,廣泛應(yīng)用于鍋爐、船舶、水電、石化、機(jī)械等行業(yè)。
數(shù)控激光切割機(jī),其切割原理是利用高功率密度的激光束掃描過材料表面,在極短時間內(nèi)將材料加熱到幾千至上萬攝氏度,使材料熔化或氣化,再用高壓氣體將熔化或氣化物質(zhì)從切縫中吹走,達(dá)到切割材料的目的。數(shù)控激光切割機(jī)廣泛應(yīng)用于金屬及非金屬材料,常使用的是CO2激光切割機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是:切割質(zhì)量好、切口寬度窄、精度高、切口表面粗糙度好、切割速度快、變形極小。并且清潔、安全、無污染。大大改善了操作人員的工作環(huán)境。缺點(diǎn)是,激光切割機(jī)價格昂貴,切割費(fèi)用高,目前只適合于薄板切割、精度要求高的場合。
數(shù)控切割機(jī)按功能分為:平面直口切割、直線坡口切割、曲線坡口切割、相貫線切割、異型件切割等。如:數(shù)控相貫線切割機(jī):對鋼管與有色金屬管子的結(jié)合處相貫線孔、端部、管頭進(jìn)行自動計算和切割。可以取代傳統(tǒng)加工過程中采用人工制作樣板、劃線、手工切割、打磨等落后工藝,可應(yīng)用于鋼管結(jié)構(gòu)件的加工生產(chǎn);數(shù)控坡口切割機(jī):可在板材上進(jìn)行V、X、Y型坡口切割,被廣泛應(yīng)用于大、中型金屬材料的加工制造企業(yè)。
目前綜合實(shí)力較強(qiáng)的割切機(jī)生產(chǎn)廠家:國外有梅塞爾、伊薩、小池等,國內(nèi)有無錫華聯(lián)、寧波金鳳、常州博大、哈電數(shù)控、深圳博利昌等,他們生產(chǎn)規(guī)模較大,產(chǎn)品規(guī)格齊全,品種多,質(zhì)量較穩(wěn)定,信譽(yù)度較好。當(dāng)然有的企業(yè)雖然批量較小但也各有其特點(diǎn),能適應(yīng)不同企業(yè)的需求。
根據(jù)我國2020年國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的總體目標(biāo)要求,以及我國焊接行業(yè)的發(fā)展趨勢預(yù)測,我國在5年內(nèi)焊接結(jié)構(gòu)鋼的產(chǎn)量將占到鋼鐵產(chǎn)量的60%。屆時,我國鋼產(chǎn)量將介于5~6億噸之間,這意味著焊接結(jié)構(gòu)鋼的年產(chǎn)量將達(dá)到3到3.6億噸。而切割是焊接的前一道工序,對板材切割加工的工作效率和產(chǎn)品表面質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、具有高智能化的自動切割功能要求越來越高。故數(shù)控切割機(jī)越來越受到人們的關(guān)注,呈現(xiàn)出持續(xù)增長的趨勢。