钢板火焰切割的割件尺寸控制

马云龙 路建乐

郑州煤矿机械集团股份有限公司 河南 郑州 450000

引言：近些年来，随着科研领域和工业领域对钢板火焰切割技术的需求越来越高，钢板火焰切割技术不断发展创新，目前在各个领域内应用比较频繁的主要是半自动火焰切割和数控火焰切割。但是，凡是涉及到钢板火焰切割技术的使用，就不得不面对切割过程中所产生的割件变形移位问题。

1 移位变形的原因

钢材切割过程中同时使用了冷却和加热两种原理，在这个过程中，割炬和割件的不同部位要分别受到加热作用和冷却作用，局部受热不均匀导致割件存在内应力，割件在被切割后就会产生些微的移位，导致实际切割成品的尺寸误差可能会超出所需钢材的误差允许范围。割件被切割后位移程度的强弱往往取决于割件的面积大小、薄厚程度以及切割后剩余部位的宽度。厚度越薄、宽度越窄的割件对于火焰切割技术的耐受度就越低，更容易发生移位。

在以往的钢材切割实际应用中，通常在对较薄割件进行火焰切割时，更容易发生弯曲变形现象。以致负责火焰切割的技术人员迫不得已加入割嘴调整环节。而且，割件的变形程度往往和热传导率成正比，与余料的剩余面积成反比。

以钢板上圆形孔洞的切割为例，想要在一块面积为一平方米的钢板上切割出一个直径只有几厘米的圆孔，所切圆孔的面积只占钢板整体面积的一小部分，对这一小部分加热所产生的内应力不足以对整块钢板造成结构影响。但是，假设在这块钢板上切割一个直径接近一米的圆孔，那么所切圆孔的面积直逼整块钢材的面积，不管使用哪种技术进行控制，其产生的内应力势必会影响钢板的余料，使其发生变形，但是所切割圆形钢材不会有额外影响。

火焰切割技术下，钢材的变形程度还很大程度上取决于切割的方向。顺时针切割时，由割炬进口处开始进行切割，随着切割的缓慢进行，割缝宽度的尺寸逐渐趋向于0。在切割环节接近尾声时，形成的过后已经无法和最初的端面吻合，这也就是咬缺现象在刚才在火焰切割中发生的原因。通过割缝宽度，我们可以利用其与所切割圆的关系，大致推算出钢板的实际位移量。

2 移位变形的控制方法

2.1 在余料部分寻找适合的切入点运用火焰切割技术进行切割，这样在某种程度上来说可以限制所切割钢材或者其余料同时在两个方向上发生位移。

2.2 倘若余料部分无法作为切割的切入点，那么应该优先考虑钢材边缘阶段，从曲线凸出的那一小部分入手，从而使余料不能够发生位移。

2.3 当对组合套料零件进行切割时，应该保证是主体部分和钢板的连接不会轻易断裂。

2.4 切割又长又窄的条状割件时，应该针对所使用切割机的不同类型分别进行分析。

（1）使用数控火焰切割机。使用这种切割机切割应该注意的重点注意多把歌剧之间的密切配合使用。为了使割件能够均匀受热，窄长割件的两边都应该有割炬。为了提高切割效率，可以用三把割炬切割两个割件，四把割炬切割三个割件，以此类推。切记不能仅靠一把割炬进行切割，否则割件必有一端受热不均匀，这是最终的割缝线弯曲。

（2）使用半自动火焰切割机。采用这种方法进行切割的前提是钢板的排料足够合理。具体操作步骤如下：首先，在排料过程中，应该注意将条状切割物预留几厘米宽的余量，具体宽度要视钢板的厚度而定。常规操作中我们普遍取1～2厘米。在正式进行切割时，应该参考留量的宽度进行起割孔的切割，当最终达到所需求长度时，结束切割操作。在此环节中，我们主要进行的是条状割件的长度方向的切割，宽度方向的切割操作暂时不着急进行。而应该进行大约20分钟的冷却操作后再予以考虑。如果窄长条割件的厚度较厚，那么相对而言起孔也就比较困难，这时就要增加起割处的预留范围，也即较薄窄长条状割件切割预留范围的二倍。半自动火焰切割机进行切割在割件的变形与移位防治工作中发挥了重大作用，同时也使生产流程与操作技术得到了进一步简化，降低了技术人员的劳动量，却不曾降低劳动效率。

2.5 为了节约成本，提高钢板等材料的利用效率，应该对余料或者废钢进行二次利用，来切割一些小的部件。在材料的二次利用过程中，依旧可以采用数控火焰切割机床和半自动火焰切割机两种切割仪器。前者是通过将割件进行固定防止各界发生位移，从而降低割件尺寸的误差。而后者则是借助母板的外力作用进行切割，比如说，在常规的切割操作中，我们往往会选取一块比较大的、与所要二次利用的废料厚度相似的钢板当作母板，先将要二次利用的废料与母板焊接在一起，然后再运用半自动火焰切割机进行切割。这种方法使切割机不能放置轨道的短板被补齐，同时也降低了小型割件发生位移与变形的可能性。

2.6 在大型割件的切割过程中，尤其是比较薄形状又比较复杂的大型割件的切割，在按照顺序切割时都要确保他们之间的联系不曾断开，从而使余料或者割件的移动受到限制，减少位移的范围。在火焰切割完成后，要注意利用两种切割机中的一种将上述提到的两者之间的联系切断，这样才算完成了一项完整的切割环节。由于大型割件一旦发生了较为严重的变形可能就很难有高效的补救措施，所以在切割时高度考验操作人员的技术水平。

2.7 在切割过程中，总会遇到一些结构形状比较特殊的割件，比较典型的一个例子就是轴承座的切割。从某种角度而言，在将一块钢板切割成数个割件时，割件的变形程度与切割的先后顺序有一些关系，往往最后切割的变形程度远远高于前面的。而且，轴承座还会随着宽度的减少导致形变更加严重比较有效的针对性解决措施就是使用两种切割技术相配合的方法或是采取编程加量法，两种操作方法对技术水平的要求程度没有过严要求，而且在实际操作中确实比较有效地控制了其尺寸。

总而言之，在用火焰切割技术进行钢材切割时，应该具体部件具体分析，从而制定有效的措施控制割件的尺寸。