现代切割技术及其在工程机械制造中的应用

在现代工业制造领域中,切割是应用量很大、应用面广泛的基础工艺之一,尤其是在工程机械制造行业,切割工作量占有很大的比重,切割的效率和质量将直接影响生产的效率和质量。

下面根据当前现代切割技术的现状,并结合重型厂切割技术在生产中的具体应用,对切割技术在工程机械中的选择应用要点作一简单介绍。

一、切割技术的现状、应用形式及技术经济性

近年来,国内外切割技术取得了突破性进展,从单一的氧乙炔火焰气割发展成为新型工业燃气火焰切割、等离子弧切割、激光切割、水射流切割等多能源、多种工艺方法在内的现代化切割技术,与此同时又将现代化控制技术与切割技术相结合,研究开发出新一代的全自动切割设备。

(一) 现状

1．氧乙炔／新型燃气火焰切割

自1895年法国人Lechatelier发明氧乙炔火焰,至1900年Fouch和Picard制造出第一把氧乙炔割炬,氧乙炔火焰切割作为最古老的热切割技术至今仍是机械制造中的一种加工方法。由于乙炔生产的原料为电石,生产过程中会排出大量电石渣(1t电石生成3.3t电石渣)及HS、SO等有毒有害气体,严重污染环境,在制取溶解乙炔气同时又消耗大量重要化工原料丙酮,加大了生产成本。因此,近20年来国内外有关研究机构及企业相继投入大量资金,开发研究成本低、安全、减少环境污染的新型燃气,目前国内己自主开发及引进了多种新型工业燃气代替乙炔用于工业火焰加工。同时与新型工业燃气相配套的割炬也相继投建成投产,各种割炬器种齐全。手工割炬切割厚度可达350mm,机用割炬切割厚度可达1800mm。

2．等离子弧切割

等离子弧切割是80年代中期发展起来的一种加工方法,当时主要是为解决不锈钢和有色金属的切割,先后开发了氩、氢、压缩空气、氮、氧等多种气体,一般等离子弧切割及水再压缩等离子切割等多种工艺方法,以适应不同的需要。

普通等离子电源输出电流为20～200A,切割厚度可达30mm以下；精细等离子电源输出电流最高可达100A,切割厚度可达12mm以下,其中精细等离子割缝宽0.65～0.75mm,与数控切割机配合可达±0.2mm的切割精度；水再压缩等离子电源输出电流最高可达1000A,切割厚度可达130mm以下。

目前,等离子弧切割机的割炬正朝着割缝精度接近激光精度的方向发展；小功率切割电源向逆变方向发展,以提高电源效率及电弧的收缩性；大功率切割电源向闸管方向发展,并采用一定的补偿措施以提高效率,从而提高切割速度,改善切割质量。近年来,随着等离子弧技术的发展,切割20mm以下的碳钢和低合金钢,因其切割速度快,综合效益好,在工程机械制造业的应用有增长的趋势。

3．激光切割

激光切割的工业应用始于20世纪70年代初。由于其切割尺寸质量好、速度快、精度高、效率高等优点,在多种行业获得了广泛应用。随着激光器件功率等级、稳定性及可靠性的提高和加工技术的进步,其应用领域逐步扩大到各种金属和非金属板材的切割。据2002年的统计表明:在世界激光工业应用范围内,激光切割所占比例最大,约为24%。

4．水射流切割

水射流作为工业产品的精密加工手段,其特点是没有或很少热量释放,无热变形、无气体或蒸汽排出。该项切割技术的研究是从20世纪60年代开始,国外经过20多年的研究和开发,制造出第一台高压水射流切割设备,使之能切割各种金属和陶瓷等材料。我国于90年代开发研制出国产化的高压加磨料型水射流切割设备并用于生产。目前大部分水射流切割设备主要应用于非金属板材的切割。

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