摘要：大型钢结构件目前在船舶、桥梁、建筑等领域已得到了广泛运用。数控切割机的生产也用到了大型钢结构件的制作。本文针对数控切割设备在电力钢结构中的应用进行简要的分析。
关键词：数控切割机；大型钢结构件；应用
随着整个社会生产力的发展，数控线切割机床在船舶、汽车、石油化工和电子行业应用愈来愈普遍，主动化程度也愈来愈高"此中，控制系统无疑是切割机的焦点，因此日趋遭到用户和切割机厂商的看重，切割机钢结构件中，以横梁最为典型，其长度可达10m以上，但尺寸精度和形位公差要求都很高。作为钢结构件，其下料、切割、装配、焊接困难颇多。
1数控切割机的优势
与传统切割机的控制原理不同，数控切割是指在切割机的控制上，采用数字化，这是一种新的控制方法，是以向机器发送数字化的控制指令的方式来完成的。数控切割技术要远比传统的切割方式来的精确，首先是在切割稳定方面，传统的切割操作多依靠人工方式，显然人工操作和机械操作相比稳定性有着较大的差距，其次是在工件质量方面，数控操作能够将切割的精确性极大提高，在计算机辅助计算情况下精确操作，得到的切割产品质量更高，上述两点操作都是传统切割机无法相比的。并且数控切割机在设计钢结构方面有着传统切割机无法媲美的优势，可以根据建造需要，通过输入相关数据就能够自动设计出满足需求的钢结构构件，并进行相应的切割操作。得益于计算机技术以及自动化技术的高速发展，数控切割设备已经开始广泛适用于各项产业，其今后必将成为切割操作中的主要形式。
2生产工艺的改进及应用
数控切割机自身的发展历史并不长，在自动化技术拓展之后才逐渐研究出数控切割技术，尤其是在我国，数控切割技术起步较晚，综合实力无非和国际相比，关系到数控切割设备性能的关键在于横梁部分，横梁的制造工艺直接决定了数控切割设备的最终性能，在这方面我国正处于积极研究和改良状态，横梁生产过程中也涉及到钢结构的切割，故此在该方面一直都是关注的焦点所在，通过引进国外的先进技术，以及结合我国实际情况能够有效的促进该方面的工艺提升，是一条行之有效的方式。
2.1下料切割
2.1.1钢板气切割变形的原因
（１）气割时，板材切割区域由于受到了高温加热和迅速降温，使切割区域局部出现了快速的膨胀收缩，从而导致发生材板热变形。（２）切割机横梁使用的板材为薄形板条，其刚度和抗弯强度较差，从而使气割时板材变形会更大。
2.1.2切割变形对横梁使用的板材影响
（１）板条形薄钢板的变形主要是在平面内弯曲，它会影响切割零件的尺寸精度。（２）校直已变形的板条需耗费大量工时，且效果不佳。同时，环境、场地和人员等因素也会影响校形工作。控制变形是保证质量的关键，因此，在下料切割的源头就必须采取一些强制措施以控制变形。
2.1.3切割工艺及防治措施（１）根据钢结构件图纸要求，编制切割工艺，排出切割路径顺序，以确保下料件的精度。（２）切割下料前，对所使用的半自动气割机及其相关器材进行适用确认，并特别注意半自动气割机行车的平稳性和轨道直线度。（３）选用合适的切割方法，如割炬大小，切割氧气压力、流量和切割速度等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（４）应反复套料、反复对比，以提高材料利用率，降低生产成本。（５）减少切割变形，须从切割下料开始，特别是长线条切割。可采用切割后每隔１～１．５ｍ就做桥点固，可使切割边弯曲变形减少８０%以上。（６）少量长度７ｍ以上的切割件，偶尔直线度误差超过３ｍｍ，可以用锤击法矫正。经锤击矫正后，切割件直线度可控制在２ｍｍ以内，有利于下一步装配、焊接成形。经过对上述各方面不断优化，可以稳定获得合格的切割件。
2.2焊接
焊接不仅生产工序简单，而且能够完成复杂的钢结构件制造，然而其过程中形成的残余应力会对焊接钢结构件的承载能力、稳定性等将产生较大的影响。因此，为保证焊接钢结构件的质量，必须控制和减少焊接残余应力。
2.2.1焊接残余应力产生的原因
焊接残余应力的一部分是由焊接时型材本身的金相组织由于温度突变而产生的，另一部分则是由原来型材本身在制造过程中已形成的残余应力与焊接后的残余应力叠加而生产的。但其产生的主要原因则是焊接时焊件受热和冷却时温度改变的快慢程度。
2.2.2焊接残余应力对钢结构件的影响
焊接残余应力对钢结构件的主要影响是结构刚度、焊接件的稳定性和机械加工性能。针对焊接残余应力的影响，可采用下列焊接工艺来控制：（１）按工艺规定清点，确认合格的切割件。（２）为减少焊接变形应采用直流焊机，并在焊前对焊机实施点检。（３）对焊接平台、定位器材进行检验，保障定位有效夹具也必须一一确认。（４）为减少钢结构件焊后变形，应尽可能避免矫正，并在焊前和焊接过程中要做好预案：①采用选配和调整法组装；②根据经验数据，适度采用反变形措施；③尽量使用角焊、间断焊方式，以减少焊接变形；④焊接过程中，严密监控焊接变形，必要时采用交替焊法或进一步优化焊接参数。经过长期的探索优化，目前切割机横梁长度在１０ｍ上下，焊后尺寸精度一般可以达到３ｍｍ，其直线度误差小于２ｍｍ，很少使用火工矫正法，生产工艺优化效果十分明显，横梁的制作质量也已基本得到保证。为了避免钢结构件因长期工作其几何尺寸的改变及其形位公差的降低，焊后初验合格的钢结构件还必须进行振动消除应力处理，确保其长期工作的结构稳定性。
3焊接残余应力的消除措施
为有效提高焊接件的承载能力和稳定性，保证钢结构件在焊接组装后的机械加工性能，目前常采用热处理和机械的振动方法来减少焊接后的残余应力。切割机横梁所采用的机械振动法是在激振器的激振力作用下，对横梁进行多次循环振动，使其内部晶格恢复平衡，以消除残余应力，从而保证横梁长期工作的结构稳定性。
4影响切割质量因素
4.1切割顺序的影响
切割顺序是指对钢板上若干大小嵌套的套排零件依次进行切割的顺序。一般应遵循“先内后外，先小后大”的原则，即先切割割件的内轮廓(或内轮廓中嵌套的零件)，后切割外轮廓；先切割面积小的零件，后切割大尺寸零件。否则，在已脱离母板而靠自重又不足以维持可靠定位的钢板上切割内轮廓或其它小零件，会造成进一步变形，从而报废。
4.2引割方式的选择
最理想的引入方向是圆弧引入，沿切割边的切线方向逐渐逼近，实现割口截面的光滑过渡。在实际操作中，较少使用直线切入的方式，直线切入最大的特点是出现弧坑，钢结构的切口处出现轻微变形，严重的会导致整个钢件报废。
5切割件的热变形影响
任何物体在外力的作用下都能引起形状或尺寸的改变，这种现象称为变形。变形包括弹性变形和塑性变形。外力去除后，可恢复原来尺寸、形状者称为弹性变形，而形成永久性变形者称为塑性变形。钢结构切割时，两种变形都有涉及，并且由于切割对钢结构本身造成破坏，其变形主要表现为塑性变形，为保持钢结构的形态不受到损伤，在切割时就要控制其塑性变形，不能因为切割而导致钢结构形态发生变化，从而影响使用。
6结论
综上所述，钢结构是当前建筑行业中的主要结构形式，在多个生产制造行业中都有着准确的应用，由于建造的需要，必须对钢结构构件进行切割，按照实际需求切割成准确的型号和规模，运用于实际施工中，而钢结构材料自身金属特性决定在切割时要讲究一定的方式方法才能确保切割质量，现阶段所使用的数控切割设备是当前切割效果较好的一种电力设备，能够精确的切割出符合要求的钢结构，上述的数控切割设备使用注意事项是在实际使用中较容易出现失误之处，在今后的运用中应当引起特别注意。
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论文作者:付曙烁,程兵
论文发表刊物:《防护工程》2017年第32期
论文发表时间:2018/3/23
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