广东省韶关钢铁有限公司轧材厂 512122
摘要：工程机械制造作为装备制造领域行业之一，能够为各类产品生产提供支持。产品功能结构复杂、施工工况恶劣等特点，对产品制造要求极其严格，特别是越来越多大型构件、传动零部件，制造工序相对复杂，使得传统切割技术暴露出很多弊端，导致板材浪费，且产品质量不高，无法满足实践应用需求。而高效切割技术，能够根据不同生产要求进行针对性处理，做到准确切割。文章介绍了火焰、等离子等切割技术，并对各项技术优劣势进行比较，最后结合50mm以上的火焰切割实际生产需求探讨高效切割技术的应用。
关键词：工程机械制造；板材；切割技术
前言
近年来，工业现代化、自动化发展不断深入，对工程机械产品需求更多。产品生产中，焊接结构件占比高达50%~70%，对产品质量、性能具有直接影响。通常情况下，典型结构件制造主要由下料、切割坡口及调平等各环节构成，其中切割是焊接结构件生产的首要环节，切割效果好坏与产品质量存在密切联系，合理选择切割技术、设备，能够确保切割精准，提高产品生产质量。
1、切割技术概述
根据板厚来看，工程机械结构件可以分为如下几个类型：薄板件、中板件及厚板件，不同板件对应的厚度也有所差别，分别为2~4㎜、10~30㎜、＞30㎜。在具体生产中，切割方式的选择要针对板厚进行选择。
1.1火焰切割技术
该切割方式主要是利用切割金属燃烧时释放的热，达到切割目标。其切割原理，是利用可燃气体与氧气整合到一起，燃烧释放的热能，使得工件能够加热到一定温度后，借助喷出高速气流使得金属能够快速氧化，并将被切割掉的金属吹掉，形成割缝。火焰切割技术最早出现在19世纪，到了20世纪，出现首个氧—乙炔割炬，并沿用至今，应用范围非常广。火焰切割设备在应用中，成本较低、且使用灵活，适用切割厚度跨度较大，从1到200㎜皆可[1]。国内外对火焰切割技术的研究愈发深入，并开发出很多以丙烷、液化气等新型燃气的多种切割设备，在不改变材料性质的同时，能够显著提高火焰温度，以此来提高切割有效性。目前，上述几种切割技术在工程机械行业应用非常广泛，根据切割原理不同，这几种切割技术在厚度、材料上也有所差别。火焰切割速度相对较低，在实际切割前要进行预热处理，且耗时较长，不适用于不锈钢、铝等有色金属切割，遇到切割薄板时，热形变偏大，但其优势在于切割设备与加工成本低。
1.2等离子切割技术
等离子切割，是在高温、强电场情况下产生的等离子弧，经过机械压缩等处理后产生较高的温度和气流，从而促使工件切口处金属融化，最终形成裂缝，如图1。目前，该项技术切割精度不断提升，逐渐接近激光切割技术，尤其是采用水射流技术大功率切割方式，精度误差在±0.2㎜，且成本极少。随着等离子弧技术发展，精细等离子切割凭借自身综合效益，得到了广泛推广。等离子切割精度、速度优于前者，适用范围广，但其自身缺陷表现为离子弧极易出现“上大下小”的情况，在结构件拼装时，需要对其进行特殊处理，此能够确保等离子切割符合要求。
图1 等离子切割原理
1.3激光切割技术
激光切割利用聚焦后的高功率密度激光束照射，使得被照射的材料能够经过熔化、汽化等反应达到燃点，从而形成裂缝。该项切割技术类型较多，如汽化、熔化及氧气等切割技术。激光切割技术切割质量较高，且切口垂直面能够保持平行，能够有效处理金属或者非金属材料。该项技术在切割表面上，质量更优，且不需要进行二次加工处理，能够对薄板件进行高速、高精度切割处理。但由于设备投入成本较大，且需要后续维护和保养。除此之外，还有水射流切割技术，将水压加压到200~400MPa后，经截留小孔对材料表层进行冲击，最终达到切割目的。综上来看，各类切割技术适用的板材各有不同，在实践中要根据具体情况进行合理选择，最大限度上提高产品质量。
2、工程机械制造中板材高效切割技术的应用
为了提高文章研究实用性，本文以某公司工程机械产品为对象进行研究。产品多以低碳钢、低合金高强度钢板。多数产品采用的板材厚度都在15~35㎜之间。其中部分大型产品在50㎜以上。
2.1数量要求
工程机械制造业采用的机械化、自动化门架式数控切割设备，并引进FastCam等先进自动套料系统，能够解放更多人力，且能够显著提高切割有效性。具体切割数量如表1。
根据表1来看，需要切割的板材厚度多集中在50㎜之间，除了需要配置大量等离子切割设备，同时，我们还要考虑经济因素，配置火焰切割机床，以此来满足厚度更多的板材，并安排一些小型气割设备，消化料边，最大限度上提高现有材料资源利用率。
2.2质量要求
一般情况下，用于驾驶室、机棚外壳等方面的薄板件，精度要求更高，且零件外形各为复杂。基于产品质量精度要求高的考虑，使用激光切割设备，避免机械加工过多修正[2]。针对拉板、平衡梁等工况较为恶劣的零部件，可以借助等离子切割技术，以此来避免热形变现象的产生，同时配合高压水射流切割技术，开展无热损伤切割处理。针对被焊接的厚板件来说，需要进行开坡口处理，除了配备基本的设备，还要配置机器人切割系统，实现对复杂结构、异形等坡口进行切割处理。
2.3环保要求
现有高效切割技术当中，对于火焰切割技术，其中传统乙炔气体在制造中极易产生环境污染，对此，要积极引用新型工业燃气，以免对生态环境产生破坏[3]。另外，等离子切割会对人体健康构成危害，故要积极推广水下等离子技术，或者借助液氧，替代瓶装氧气，减少对人体健康的威胁，以此来提高切割质量，避免安全隐患。产品生产要求越来越多元，要兼顾到各个方面要求，才能够确保产品质量。
结论：根据上文所述，随着我国工业化不断深入，工程机械制造领域将获得长足发展。其中板材高效切割技术作为一项先进技术，能够从根本上突破传统切割技术存在的不足之处。因此在实践生产制造中，要加强对各类切割技术优缺点的把握，并立足于实际生产数量、质量等方面的要求，选择合适的切割技术，实现对板材针对性处理，为后续制造提供支持，且能够提高板材利用率，避免资源浪费，保证生态环境免受污染，从而更好地适应社会发展。随着技术不断发展，我们还要增加资金投入，创新切割技术，使其能够在产品生产制造中充分发挥综合效益。
参考文献：
[1]孙跃，李翔，李新群，柳胜.工程机械制造中的板材高效切割技术[J].建筑机械，2014，（03）：108-110+112.
[2]孙世超.焊接与切割装备在工程机械制造高效焊接中的应用[J].金属加工（热加工），2015，（18）：8-10+12.
[3]傅中明.激光高效切割技术在工程机械制造中的应用[J].金属加工（热加工），2015，（18）：18-19.
论文作者:孙建伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/9
标签：技术论文; 等离子论文; 板材论文; 高效论文; 火焰论文; 产品论文; 机械制造论文; 《基层建设》2017年第19期论文;