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數(shù)控火焰切割工藝—下料工必_機(jī)械/儀表_工程科技_專業(yè)資料。數(shù)控火焰切割工藝 氣割精度是指被切割完的工作幾何尺寸與其圖紙尺寸對(duì)比的誤差關(guān)系,切割 質(zhì)量是指工件切割斷面的表面粗糙度、切口上邊緣的熔化塌邊程度、切口下邊緣 是否有掛渣和割縫寬度的均勻性等。 9.1
數(shù)控火焰切割工藝 氣割精度是指被切割完的工作幾何尺寸與其圖紙尺寸對(duì)比的誤差關(guān)系,切割 質(zhì)量是指工件切割斷面的表面粗糙度、切口上邊緣的熔化塌邊程度、切口下邊緣 是否有掛渣和割縫寬度的均勻性等。 9.1 影響鋼板火焰切割質(zhì)量的三個(gè)基本要素(氣體、切割速度、割嘴高度) 1.氣體 (1)氧氣 氧氣是可燃?xì)怏w燃燒時(shí)所必須的,以便為達(dá)到鋼材的點(diǎn)燃溫度提 供所需的能量;另外,氧氣是鋼材被預(yù)熱達(dá)到燃點(diǎn)后進(jìn)行燃燒所必須的。 切割鋼材所用氧氣必須要有較高的純度,一般要求在 99.5%以上,一些先進(jìn) 國(guó)家的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求氧氣純度在 99.7%以上。氧氣純度每降低 0.5%,鋼板的切割 速度就要降低 10%左右。如果氧氣純度降低 0.8%-1%,不僅切割速度下降 15%-20%, 同時(shí),割縫也隨之變寬,切口下端掛渣多并且清理困難,切割斷面質(zhì)量亦明顯劣 變,氣體消耗量也隨著增加。顯然,這就降低了生產(chǎn)效率和切割質(zhì)量,生產(chǎn)成本 也就明顯地增加了(見(jiàn)圖 9-1)。 響。 圖 9-1 在相同的氧氣壓力下,氧氣純度對(duì)切割時(shí)間和氧氣消耗量的影 采用液氧切割,雖然一次性投資大,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,其綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比想象的要好 得多。 氣體壓力的穩(wěn)定性對(duì)工件的切割質(zhì)量也是至關(guān)重要的。波動(dòng)的氧氣壓力將使切割 斷面質(zhì)量明顯劣變。氣壓壓力是根據(jù)所使用的割嘴類型、切割的鋼板厚度而調(diào)整 的。切割時(shí)如果采用了超出規(guī)定數(shù)值的氧氣壓力,并不能提高切割速度,反而使 切割斷面質(zhì)量下降,掛渣難清,增加了切割后的加工時(shí)間和費(fèi)用。 表 9-1 是國(guó)內(nèi)常用的氣焊機(jī)生產(chǎn)的 GK1 系列快速割嘴(即采用拉伐爾噴管 結(jié)構(gòu)的割嘴)的使用參數(shù)(家可能隨時(shí)對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改,應(yīng)以割嘴所附說(shuō)明書 為準(zhǔn),此表僅供參考)。 表 9-1 GK1 割嘴性能參數(shù)表 (2)可燃性氣體 火焰切割中,常用的可燃性氣體有乙炔、煤氣、天然氣、丙烷 等,國(guó)外有些家還使用 MAPP,即:甲烷+乙烷+丙烷。 一般來(lái)說(shuō),燃燒速度快、燃燒值高的氣體適用于薄板切割;燃燒值低、鋼板下料燃燒速度 緩慢的可燃性氣體更適用于厚板切割,尤其是厚度在 200mm 以上的鋼板,如采用 煤氣或天然氣進(jìn)行切割,將會(huì)得到理想的切割質(zhì)量,只是切割速度會(huì)稍微降低一 些。 相比較而言,乙炔比天然氣要貴得多,但由于資源問(wèn)題,在實(shí)際生產(chǎn)中,一般多 采用乙炔氣體,只是在切割大厚板同時(shí)又要求較高的切割質(zhì)量以及資源充足時(shí), 才考慮使用天然氣。 (3)火焰的調(diào)整 通過(guò)調(diào)整氧氣和乙炔的比例可以得到三種切割火焰:中性焰(即 正常焰),氧化焰,還原焰,見(jiàn)圖 9-2。 正;鹧娴奶卣魇窃谄溥原區(qū)沒(méi)有自由氧和活性碳,有三個(gè)明顯的區(qū)域,焰芯有 鮮明的輪廓(接近于圓柱形)。焰芯的成分是乙炔和氧氣,其末端呈均勻的圓形 和光亮的外殼。外殼由赤熱的碳質(zhì)點(diǎn)組成。焰芯的溫度達(dá) 1000℃。還原區(qū)處于 焰芯之外,與焰芯的明顯區(qū)別是它的亮度較暗。還原區(qū)由乙炔未完全燃燒的產(chǎn)物 ——氧化碳和氫組成,還原區(qū)的溫度可達(dá) 3000℃左右。外焰即完全燃燒區(qū),位 于還原區(qū)之外,它由二氧化碳和水蒸氣、氮?dú)饨M成,其溫度在 1200~2500℃之間 變化。 氧化焰是在氧氣過(guò)剩的情況下產(chǎn)生的,其焰芯呈圓錐形,長(zhǎng)度明顯地縮短,輪廓 也不清楚,亮度是暗淡的;同樣,還原區(qū)和外焰也縮短了,火焰呈紫藍(lán)色,燃燒 時(shí)伴有響聲,響聲大小與氧氣的壓力有關(guān),氧化焰的溫度高于正常焰。如果使用 氧化焰進(jìn)行切割,將會(huì)使切割質(zhì)量明顯地惡化。 還原焰是在乙炔過(guò)剩的情況下產(chǎn)生的,其焰芯沒(méi)有明顯的輪廓,其焰芯的末端有 綠色的邊緣,按照這綠色的邊緣來(lái)判斷有過(guò)剩的乙炔;還原區(qū)異常的明亮,幾乎 和焰芯混為一體;外焰呈黃色。當(dāng)乙炔過(guò)剩太多時(shí),開(kāi)始冒黑煙,這是因?yàn)樵诨?焰中乙炔燃燒缺乏必須的氧氣造成的。 預(yù)熱火焰的能量大小與切割速度、切口質(zhì)量關(guān)系相當(dāng)密切。隨著被切工件板厚的 增大和切割速度的加快,火焰的能量也應(yīng)隨之增強(qiáng),但又不能太強(qiáng),尤其在割厚 板時(shí),金屬燃燒產(chǎn)生的反應(yīng)熱增大,加強(qiáng)了對(duì)切割點(diǎn)前沿的預(yù)熱能力,這時(shí),過(guò) 強(qiáng)的預(yù)熱火焰將使切口上邊緣嚴(yán)重熔化塌邊。太弱的預(yù)熱火焰,又會(huì)使鋼板得不 到足夠的能量,鋼板切割加工逼使減低切割速度,甚至造成切割過(guò)程中斷。所以說(shuō)預(yù)熱火焰的 強(qiáng)弱與切割速度的關(guān)系是相互制約的。 一般來(lái)說(shuō),鋼板下料切割 200mm 以下的鋼板使用中性焰可以獲得較好的切割質(zhì)量。在切割 大厚度鋼板時(shí)應(yīng)使用還原焰預(yù)熱切割,因?yàn)檫原焰的火焰比較長(zhǎng),火焰的長(zhǎng)度應(yīng) 至少是板厚的 1.2 倍以上。 2.切割速度 鋼板的切割速度是與鋼材在氧氣中的燃燒速度相對(duì)應(yīng)的。在實(shí)際生產(chǎn)中,應(yīng)根據(jù) 所用割嘴的性能參數(shù)、氣體種類及純度、鋼板材質(zhì)及厚度來(lái)調(diào)整切割速度。切割 速度直接影響到切割過(guò)程的穩(wěn)定性和切割斷面質(zhì)量。如果想人為地調(diào)高切割速度 來(lái)提高生產(chǎn)效率和用減慢切割速度來(lái)地改善切割斷面質(zhì)量,那是辦不到的, 只能使切割斷面質(zhì)量變差。過(guò)快的切割速度會(huì)使切割斷面出現(xiàn)凹陷和掛渣等質(zhì)量 缺陷,嚴(yán)重的有可能造成切割中斷;過(guò)慢的切割速度會(huì)使切口上邊緣熔化塌邊、 下邊緣產(chǎn)生圓角、切割斷面下半部分出現(xiàn)水沖狀的深溝凹坑等等。 通過(guò)觀察熔渣從切口噴出的特點(diǎn),可調(diào)整到合適的切割速度。 在正常的火焰切割過(guò)程中,切割氧流相對(duì)垂直的割炬來(lái)說(shuō)稍微偏后一個(gè)角度,其 對(duì)應(yīng)的偏移叫后拖量(見(jiàn)圖 9-3)。速度過(guò)低時(shí),沒(méi)有后拖量,工件下面割口處 的火花束向切割方向偏移。如提高割炬的運(yùn)行速度,火花束就會(huì)向相反的方向偏 移,當(dāng)火花束與切割氧流平行時(shí),就認(rèn)為該切割速度正常。速度過(guò)高時(shí),火花束 明顯后偏,見(jiàn)圖 9-4。 3.割嘴與被切工件表面的高度 在鋼板火焰切割過(guò)程中,割嘴到被切工作表面的高度是決定切口質(zhì)量和切割速度 的主要因素之一。不同厚度的鋼板,使用不同參數(shù)的割嘴,應(yīng)調(diào)整相應(yīng)的高度。 為保證獲得高質(zhì)量的切口,割嘴到被割工件表面的高度,在整個(gè)切割過(guò)程中必須 保持基本一致。 9.2 熱變形的控制 在切割過(guò)程中,由于對(duì)鋼板的不均勻的加熱和冷卻,材料內(nèi)部應(yīng)力的作用將使被 切割的工件發(fā)生不同程度的彎曲或移位——即熱變形,具體表現(xiàn)是形狀扭曲和切 割尺寸偏差。由于材料內(nèi)部應(yīng)力不可能平衡和完全消除,所以只能采取一些措施 來(lái)設(shè)法減少熱變形。 9.3 鋼板表面預(yù)處理 鋼板從鋼鐵經(jīng)過(guò)一系列的中間環(huán)節(jié)到達(dá)切割車間,在這段時(shí)間里,鋼板表面難 免產(chǎn)生一層氧化皮。再者,鋼板在軋制過(guò)程中也產(chǎn)生一層氧化皮附著在鋼板表面。 這些氧化皮熔點(diǎn)高,不容易燃燒和熔化,增加了預(yù)熱時(shí)間,降低了切割速度;同 時(shí)經(jīng)過(guò)加熱,氧化皮四處飛濺,極易對(duì)割嘴造成堵塞,降低了割嘴的使用壽命。 所以,在切割前,很有必要對(duì)鋼板表面進(jìn)行除銹預(yù)處理。 常用的方法是拋丸除銹,之后噴漆防銹。即將細(xì)小鐵砂用噴丸機(jī)噴向鋼板表面, 靠鐵砂對(duì)鋼板的沖擊力除去氧化皮,再噴上阻燃、鋼板下料導(dǎo)電性好的防銹漆。 鋼板切割之前的除銹噴漆預(yù)處理已成為金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)。 9.4 數(shù)控火焰切割質(zhì)量缺陷與原因分析 在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生這樣或那樣的質(zhì)量問(wèn)題,一般有如下幾種缺陷: 邊緣缺陷,切割斷面缺陷,掛渣、裂紋等。而造成質(zhì)量事故的原因很多,如果氧 氣純度保證正常,設(shè)運(yùn)行正常,那么造成火焰切割質(zhì)量缺陷的原因主要表現(xiàn)在 如下幾個(gè)方面:割炬、割嘴、鋼材本身質(zhì)量、鋼板材質(zhì)。 1.上邊緣切割質(zhì)量缺陷 這是由于熔化而造成的質(zhì)量缺陷。 (1) 上邊緣塌邊 現(xiàn)象:邊緣熔化過(guò)快,造成圓角塌邊。 原因: ① 切割速度太慢,預(yù)熱火焰太強(qiáng); ② 割嘴與工件之間的高度太高或太低;使用的割嘴號(hào)太大,鋼板切割加工火焰中的氧氣過(guò)剩。 (2)水滴狀熔豆串(見(jiàn)圖 9-9) 現(xiàn)象:在切割的上邊緣形成一串水滴狀的熔豆。 原因: ① 鋼板表面銹蝕或有氧化皮; ② 割嘴與鋼板之間的高度太小,預(yù)熱火焰太強(qiáng); ③ 割嘴與鋼板之間的高度太大。 (3)上邊緣塌邊并呈現(xiàn)房檐狀(見(jiàn)圖 9-10) 現(xiàn)象:在切口上邊緣,形成房檐狀的凸出塌邊。 原因: ① 預(yù)熱火焰太強(qiáng); ② 割嘴與鋼板之間的高度太低; ③ 切割速度太慢;割嘴與工件之間的高度太大,使用的割嘴號(hào)偏大,預(yù)熱火焰 中氧氣過(guò)剩。 (4)切割斷面的上邊緣有掛渣(見(jiàn)圖 9-11) 現(xiàn)象:切口上邊緣凹陷并有掛渣。 原因: ① 割嘴與工件之間的高度太大,切割氧壓力太高; ② 預(yù)熱火焰太強(qiáng)。 2.切割斷面凹凸不平,即平面度差 (1)切割斷面上邊緣下方,有凹形缺陷(見(jiàn)圖 9-12)現(xiàn)象:在接受切割斷面上 邊緣處有凹陷,同時(shí)上邊緣有不同程度的熔化塌邊。 原因: ① 切割氧壓力太高; ② 割嘴與工件之間的高度太大;割嘴有雜物堵塞,使風(fēng)線)割縫從上向下收縮(見(jiàn)圖 9-13) 現(xiàn)象:割縫上寬下窄。 原因: ① 切割速度太快; ② 割嘴與工件之間的高度太大,割嘴有雜物堵塞,使風(fēng)線)割縫上窄下寬(見(jiàn)圖 9-14) 現(xiàn)象:割縫上窄下寬,成喇叭狀。 原因: ① 切割速度太快,切割氧壓力太高; ② 割嘴號(hào)偏大,使切割氧流量太大; ③ 割嘴與工件之間的高度太大; (4)切割斷面凹陷(見(jiàn)圖 9-15) 現(xiàn)象:在整個(gè)切割斷面上,尤其中間部位有凹陷。 原因: ① 切割速度太快; ② 使用的割嘴太小,切割壓力太低,割嘴堵塞或損壞; ③ 切割氧壓力過(guò)高,風(fēng)線)切割斷面呈現(xiàn)出大的波紋形狀(見(jiàn)圖 9-16) 現(xiàn)象:切割斷面凸凹不平,呈現(xiàn)較大的波紋形狀。 原因: ① 切割速度太快; ② 切割氧壓力太低,割嘴堵塞或損壞,使風(fēng)線變壞; ③ 使用的割嘴號(hào)太大。 (6)切口垂直方向的角度偏差(見(jiàn)圖 9-17) 現(xiàn)象:切口不垂直,出現(xiàn)斜角。 原因: ① 割炬與工件面不垂直; ② 風(fēng)線)切口下邊緣成圓角(見(jiàn)圖 9-18) 現(xiàn)象:切口下邊緣有不同程度的熔化,成圓角狀。 原因: ① 割嘴堵塞或者損壞,使風(fēng)線變壞; ② 切割速度太快,切割氧壓力太高。 (8)切口下部凹陷且下邊緣成圓角(見(jiàn)圖 9-19) 現(xiàn)象:接近下邊緣處凹陷并且下邊緣熔化成圓角。 原因: 切割速度太快,割嘴堵塞或者損壞,風(fēng)線.切割斷面的粗糙度缺陷 切割斷面的粗糙度直接影響后續(xù)工序的加工質(zhì)量,切 斷面的粗糙度與割紋的超前量及其深度有關(guān)。 (1)切割斷面后拖量過(guò)大(圖 9-20) 現(xiàn)象:切割斷面割紋向后偏移很大,同時(shí)隨著偏移量的大小而出現(xiàn)不同程度的凹 陷。 原因: ① 切割速度太快; ② 使用的割嘴太小,切割氧流量太小,切割氧壓力太低; ③ 割嘴與工件的高度太大。 (2)在切割斷面上半部分,出現(xiàn)割紋超前量(見(jiàn)圖 9-21) 現(xiàn)象:在接近上邊緣處,形成一定程度的割紋超前量。 原因: ① 割炬與切割方向不垂直,割嘴堵塞或損壞; ② 風(fēng)線受阻變壞; 現(xiàn)象:在靠近切割斷面下邊緣處出現(xiàn)割紋超前量太大。 原因: ① 割嘴堵塞或損壞,風(fēng)線受阻變壞; ② 割炬不垂直或割嘴有問(wèn)題,使風(fēng)線.掛渣 在切割斷面上或下邊緣產(chǎn)生難以清除的掛渣。 (1)下邊緣掛渣(見(jiàn)圖 9-23) 現(xiàn)象:在切割斷面的下邊緣產(chǎn)生連續(xù)的掛渣。 原因: ① 切割速度太快或太慢,使用的割嘴號(hào)太小,切割氧壓力太低; ② 預(yù)熱火焰中燃?xì)膺^(guò)剩,鋼板表面有氧化皮銹蝕或不干凈; ③ 割嘴與工件之間的高度太大,預(yù)熱火焰太強(qiáng)。 (2)切割斷面上產(chǎn)生掛渣 現(xiàn)象:在切割斷面上有掛渣,尤其在下半部分有掛渣。 原因: 合金成份含量太高。鋼板切割加工 5.裂紋 現(xiàn)象:在切割斷面上出現(xiàn)可見(jiàn)裂紋,或在切割斷面附近的內(nèi)部出現(xiàn)脈動(dòng)裂紋,或 只是在橫斷面上可見(jiàn)到裂紋。 原因: 含碳量或含合金成份太高,采用預(yù)熱切割法時(shí),工件預(yù)熱溫度不夠,工件冷卻時(shí) 間太快,材料冷作硬化。 以上信息由江陰拓力森機(jī)械有限公司整理編輯,了解更多鋼板零割,鋼板切割加工,鋼板下料,中厚板切割信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)http://www.fvmxzmn.cn