鋼板火焰切割的割件尺寸控制

馬云龍 路建樂

鄭州煤礦機械集團股份有限公司 河南 鄭州 450000

引言：近些年來，隨著科研領域和工業領域對鋼板火焰切割技術的需求越來越高，鋼板火焰切割技術不斷發展創新，目前在各個領域內應用比較頻繁的主要是半自動火焰切割和數控火焰切割。但是，凡是涉及到鋼板火焰切割技術的使用，就不得不面對切割過程中所產生的割件變形移位問題。

1 移位變形的原因

鋼材切割過程中同時使用了冷卻和加熱兩種原理，在這個過程中，割炬和割件的不同部位要分別受到加熱作用和冷卻作用，局部受熱不均勻導致割件存在內應力，割件在被切割后就會產生些微的移位，導致實際切割成品的尺寸誤差可能會超出所需鋼材的誤差允許范圍。割件被切割后位移程度的強弱往往取決于割件的面積大小、薄厚程度以及切割后剩余部位的寬度。厚度越薄、寬度越窄的割件對于火焰切割技術的耐受度就越低，更容易發生移位。

在以往的鋼材切割實際應用中，通常在對較薄割件進行火焰切割時，更容易發生彎曲變形現象。以致負責火焰切割的技術人員迫不得已加入割嘴調整環節。而且，割件的變形程度往往和熱傳導率成正比，與余料的剩余面積成反比。

以鋼板上圓形孔洞的切割為例，想要在一塊面積為一平方米的鋼板上切割出一個直徑只有幾厘米的圓孔，所切圓孔的面積只占鋼板整體面積的一小部分，對這一小部分加熱所產生的內應力不足以對整塊鋼板造成結構影響。但是，假設在這塊鋼板上切割一個直徑接近一米的圓孔，那么所切圓孔的面積直逼整塊鋼材的面積，不管使用哪種技術進行控制，其產生的內應力勢必會影響鋼板的余料，使其發生變形，但是所切割圓形鋼材不會有額外影響。

火焰切割技術下，鋼材的變形程度還很大程度上取決于切割的方向。順時針切割時，由割炬進口處開始進行切割，隨著切割的緩慢進行，割縫寬度的尺寸逐漸趨向于0。在切割環節接近尾聲時，形成的過后已經無法和最初的端面吻合，這也就是咬缺現象在剛才在火焰切割中發生的原因。通過割縫寬度，我們可以利用其與所切割圓的關系，大致推算出鋼板的實際位移量。

2 移位變形的控制方法

2.1 在余料部分尋找適合的切入點運用火焰切割技術進行切割，這樣在某種程度上來說可以限制所切割鋼材或者其余料同時在兩個方向上發生位移。

2.2 倘若余料部分無法作為切割的切入點，那么應該優先考慮鋼材邊緣階段，從曲線凸出的那一小部分入手，從而使余料不能夠發生位移。

2.3 當對組合套料零件進行切割時，應該保證是主體部分和鋼板的連接不會輕易斷裂。

2.4 切割又長又窄的條狀割件時，應該針對所使用切割機的不同類型分別進行分析。

（1）使用數控火焰切割機。使用這種切割機切割應該注意的重點注意多把歌劇之間的密切配合使用。為了使割件能夠均勻受熱，窄長割件的兩邊都應該有割炬。為了提高切割效率，可以用三把割炬切割兩個割件，四把割炬切割三個割件，以此類推。切記不能僅靠一把割炬進行切割，否則割件必有一端受熱不均勻，這是最終的割縫線彎曲。

（2）使用半自動火焰切割機。采用這種方法進行切割的前提是鋼板的排料足夠合理。具體操作步驟如下：首先，在排料過程中，應該注意將條狀切割物預留幾厘米寬的余量，具體寬度要視鋼板的厚度而定。常規操作中我們普遍取1～2厘米。在正式進行切割時，應該參考留量的寬度進行起割孔的切割，當最終達到所需求長度時，結束切割操作。在此環節中，我們主要進行的是條狀割件的長度方向的切割，寬度方向的切割操作暫時不著急進行。而應該進行大約20分鐘的冷卻操作后再予以考慮。如果窄長條割件的厚度較厚，那么相對而言起孔也就比較困難，這時就要增加起割處的預留范圍，也即較薄窄長條狀割件切割預留范圍的二倍。半自動火焰切割機進行切割在割件的變形與移位防治工作中發揮了重大作用，同時也使生產流程與操作技術得到了進一步簡化，降低了技術人員的勞動量，卻不曾降低勞動效率。

2.5 為了節約成本，提高鋼板等材料的利用效率，應該對余料或者廢鋼進行二次利用，來切割一些小的部件。在材料的二次利用過程中，依舊可以采用數控火焰切割機床和半自動火焰切割機兩種切割儀器。前者是通過將割件進行固定防止各界發生位移，從而降低割件尺寸的誤差。而后者則是借助母板的外力作用進行切割，比如說，在常規的切割操作中，我們往往會選取一塊比較大的、與所要二次利用的廢料厚度相似的鋼板當作母板，先將要二次利用的廢料與母板焊接在一起，然后再運用半自動火焰切割機進行切割。這種方法使切割機不能放置軌道的短板被補齊，同時也降低了小型割件發生位移與變形的可能性。

2.6 在大型割件的切割過程中，尤其是比較薄形狀又比較復雜的大型割件的切割，在按照順序切割時都要確保他們之間的聯系不曾斷開，從而使余料或者割件的移動受到限制，減少位移的范圍。在火焰切割完成后，要注意利用兩種切割機中的一種將上述提到的兩者之間的聯系切斷，這樣才算完成了一項完整的切割環節。由于大型割件一旦發生了較為嚴重的變形可能就很難有高效的補救措施，所以在切割時高度考驗操作人員的技術水平。

2.7 在切割過程中，總會遇到一些結構形狀比較特殊的割件，比較典型的一個例子就是軸承座的切割。從某種角度而言，在將一塊鋼板切割成數個割件時，割件的變形程度與切割的先后順序有一些關系，往往最后切割的變形程度遠遠高于前面的。而且，軸承座還會隨著寬度的減少導致形變更加嚴重比較有效的針對性解決措施就是使用兩種切割技術相配合的方法或是采取編程加量法，兩種操作方法對技術水平的要求程度沒有過嚴要求，而且在實際操作中確實比較有效地控制了其尺寸。

總而言之，在用火焰切割技術進行鋼材切割時，應該具體部件具體分析，從而制定有效的措施控制割件的尺寸。