摘要：文章對(duì)大型焊接構(gòu)件數(shù)控切割下料中影響切割質(zhì)量的因素進(jìn)行了分析，針對(duì)不同的因素提出了具體的解決方法，實(shí)踐表明，對(duì)大型焊接件數(shù)控切割質(zhì)量影響及控制措施進(jìn)行分析提高了大型焊接結(jié)構(gòu)件的切割質(zhì)量，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：數(shù)控切割機(jī)；切割質(zhì)量；控制措施；焊接件；切割精度 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TG483 文章編號(hào)：1009-2374（2017）04-0062-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.032

第四機(jī)械廠是國(guó)內(nèi)大型石油裝備的制造服務(wù)基地，石油裝備涉及到大量的焊接結(jié)構(gòu)件，而結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量直接取決于下料件的質(zhì)量。由于多方面原因，切割出的產(chǎn)品易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，主要表現(xiàn)在實(shí)際下料尺寸與理論尺寸出現(xiàn)偏差。本文通過(guò)研究和分析生產(chǎn)過(guò)程中影響切割質(zhì)量的因素，并采取有力的控制措施，使大型焊接構(gòu)件切割質(zhì)量得到明顯改觀。

1 程序?qū)η懈钯|(zhì)量的影響及控制措施

1.1 編程對(duì)產(chǎn)品切割質(zhì)量的影響

數(shù)控切割機(jī)由計(jì)算機(jī)采取實(shí)時(shí)控制來(lái)完成自動(dòng)切割，根據(jù)程序指令來(lái)完成相應(yīng)切割步驟，編程對(duì)切割精度、質(zhì)量起著決定性的影響，具體有以下五個(gè)因素：

1.1.1 切入點(diǎn)：在套料編程時(shí)，切入點(diǎn)是數(shù)控切割機(jī)在鋼板上穿孔切割的第一點(diǎn)，是切割軌跡的決定因素，若選用不當(dāng)會(huì)使產(chǎn)品出現(xiàn)嚴(yán)重的熱變形。

1.1.2 切割引入（引出）線方式：針對(duì)產(chǎn)品各部位的質(zhì)量要求，選擇適當(dāng)?shù)囊耄ㄒ觯┚€方式，引線方式不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品未割斷或出現(xiàn)切割點(diǎn)凹坑。

1.1.3 割縫補(bǔ)償值：割縫補(bǔ)償值的大小必須與實(shí)際切割割縫相符，給定割縫補(bǔ)償值偏小，而實(shí)際切割割縫偏大，會(huì)直接造成產(chǎn)品尺寸偏小。

1.1.4 套料時(shí)切割順序：在編程套料指定切割順序時(shí)，產(chǎn)品切割順序不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致在切割過(guò)程中對(duì)鋼板的不均勻加熱和冷卻，使被切割的產(chǎn)品發(fā)生不同程度的彎曲或移位。

1.1.5 切割方向：切割方向選擇不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品過(guò)早地與母板分離，不足以抵抗切割過(guò)程中出現(xiàn)的熱變形應(yīng)力，造成產(chǎn)品在切割過(guò)程中移位，出現(xiàn)尺寸超差。

1.2 控制措施

1.2.1 定義合適的切入點(diǎn)：選擇切入點(diǎn)時(shí)，要保證切割過(guò)程中產(chǎn)品的長(zhǎng)邊與鋼板相連，鋼板變形最小，另外，產(chǎn)品的關(guān)鍵尺寸、形狀盡可能最后與母材脫離，以減少熱變形、位移、拘束不夠等因素對(duì)產(chǎn)品的尺寸影響。

1.2.2 定義合適的切割引入（引出）線方式：一般切割內(nèi)輪廓時(shí)，定義為圓弧引入（引出）方式，沿切割邊的切線方向逐漸逼近，實(shí)現(xiàn)割口截面的光滑過(guò)渡，不損傷切入點(diǎn)；切割外輪廓時(shí)，切入點(diǎn)盡可能沿板邊定義。

1.2.3 設(shè)置適宜的割縫補(bǔ)償值：編程時(shí)，針對(duì)不同的板厚，選用相應(yīng)規(guī)格的割嘴，設(shè)置相應(yīng)的割縫補(bǔ)償值，割縫補(bǔ)償應(yīng)該和割縫寬度保持一致。

1.2.4 優(yōu)化切割順序：切割順序的選擇取決于鋼板上的套料情況，總的原則是：先內(nèi)后外、先小后大、先繁后簡(jiǎn)。

1.2.5 正確選擇切割方向：正確的切割方向應(yīng)該保證在產(chǎn)品切割完成以前都必須使產(chǎn)品與鋼板具有足夠的連接剛度。如圖1所示：封板的兩種切割方向，方案一選擇的切割方向?yàn)榍懈钜刖€→A→B→C→D→A，見(jiàn)圖1（a）；方案二選擇的切割方向?yàn)榍懈钜刖€→D→A→B→C→D，見(jiàn)1（b）。這兩種方案在切割過(guò)程中封板與整張鋼板的連接剛度隨切割點(diǎn)的前進(jìn)都在降低，但方案一中的連接剛度在切割點(diǎn)到達(dá)D點(diǎn)時(shí)已降至很低，從而無(wú)法保證D→A段切割的剛度，故產(chǎn)品尺寸無(wú)法保證。方案二切割過(guò)程中的連接剛度在D→A→B→C段都比較高，只有在接近D點(diǎn)時(shí)連接剛度才迅速降低，但到達(dá)D點(diǎn)時(shí)產(chǎn)品的切割也隨之完成，故產(chǎn)品尺寸能夠得到保證。

2 設(shè)備對(duì)切割質(zhì)量的影響及控制措施

2.1 設(shè)備對(duì)切割精度的影響

2.1.1 機(jī)床導(dǎo)軌的直線度、平面度誤差的影響：機(jī)床導(dǎo)軌（主導(dǎo)軌、橫梁導(dǎo)軌）的直線度誤差將直接影響縱向割縫和橫向割縫的直線度，機(jī)床導(dǎo)軌（主導(dǎo)軌、橫梁導(dǎo)軌）的平面度誤差會(huì)導(dǎo)致割嘴與鋼板間的距離波動(dòng)，造成割縫的寬度也不一致，從而引起產(chǎn)品尺寸精度。

2.1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)精度的影響：傳動(dòng)系統(tǒng)連接件出現(xiàn)松動(dòng)或齒輪、齒條磨損嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械傳動(dòng)部件的間隙偏大，最終導(dǎo)致割槍的移動(dòng)出現(xiàn)誤差，影響產(chǎn)品尺寸。

2.1.3 割嘴的影響：割嘴通徑偏大，氧氣流大，導(dǎo)致割縫大，易造成下料尺寸不足；割嘴通徑偏小，不但切割速度慢，而且切割不充分，易粘渣。此外，割嘴磨損會(huì)造成切割火焰風(fēng)線不集中，焰束擴(kuò)散，割口寬，切割面傾斜，切割質(zhì)量差。

2.1.4 割嘴與鋼板表面的垂直度的影響：割嘴與鋼板表面不垂直，會(huì)導(dǎo)致切割面為斜面，沿厚度方向出現(xiàn)切割坡口，產(chǎn)品上表面與下表面尺寸不一致。

2.1.5 數(shù)控下料平臺(tái)不平的影響：鋼板支承面長(zhǎng)期處于火焰切割的高溫環(huán)境中，容易因高溫?zé)圃斐筛叩筒黄?，從而?dǎo)致鋼板放置不平，這種不平度嚴(yán)重時(shí)，會(huì)影響產(chǎn)品尺寸。

2.2 控制措施

2.2.1 保障機(jī)床導(dǎo)軌的直線度、平整度誤差：提高機(jī)床的安裝質(zhì)量，定期對(duì)直線度、平整度進(jìn)行檢測(cè)，保證導(dǎo)軌的直線度、平整度誤差在允許的范圍內(nèi)，日常工作中加強(qiáng)保養(yǎng)和維護(hù)。

2.2.2 保障傳動(dòng)系統(tǒng)的精度要求：定期對(duì)直接影響傳動(dòng)系統(tǒng)精度的軸承、縱、橫向齒輪和齒條要進(jìn)行檢查、更換，加強(qiáng)相應(yīng)的維護(hù)保養(yǎng)及精度檢測(cè)。

2.2.3 正確選擇和使用割嘴：根據(jù)不同板厚，選用相應(yīng)型號(hào)割嘴，參考表1，操作人員還需定期對(duì)割嘴進(jìn)行檢查、清潔和保養(yǎng)，保持割嘴通道清潔光滑。

2.2.4 保障割嘴與鋼板表面的垂直度：操作者需對(duì)割槍、割嘴進(jìn)行調(diào)整、校檢，確保割槍、割嘴與鋼板垂直，降低因支承工作臺(tái)不平、割嘴中心軸線和割嘴不同軸及割嘴孔的堵塞等問(wèn)題對(duì)垂直度的影響。

2.2.5 保障數(shù)控下料平臺(tái)的平整度：定期對(duì)數(shù)控下料平臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)、修整，不平度必須滿足≤10mm的要求。

3 操作對(duì)切割精度的影響及控制措施

3.1 操作對(duì)切割質(zhì)量的影響

3.1.1 切割氧的壓力及純度：切割氧的壓力及純度直接決定著下料件的質(zhì)量。切割氧壓力過(guò)大，割口變寬，表面粗糙；壓力過(guò)小，氣割過(guò)程緩慢，在切口表面形成粘渣，甚至無(wú)法割穿；氧氣純度較低，也會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品切割面粗糙，切口邊緣還會(huì)有粘渣，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。

3.1.2 預(yù)熱時(shí)間：預(yù)熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，預(yù)熱溫度過(guò)高，將出現(xiàn)切割邊塌邊、結(jié)疤、掛渣量大等問(wèn)題；預(yù)熱時(shí)間過(guò)短，又會(huì)造成預(yù)熱溫度太低，會(huì)使鋼板得不到足夠的能量，甚至造成切割過(guò)程中斷。

3.1.3 切割速度：切割速度直接影響到切割過(guò)程的穩(wěn)定性和切割斷面質(zhì)量。過(guò)快的切割速度會(huì)使切割斷面出現(xiàn)凹陷和掛渣等質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重的還有可能造成切割中斷；切割速度太慢會(huì)使切口邊緣化，下邊緣產(chǎn)生圓角等缺陷。

3.1.4 割嘴與鋼板距離：割嘴離鋼板表面的距離太近，會(huì)造成切口上緣熔化，增大割縫滲碳的可能性；距離太遠(yuǎn)，則熱量損失太大，延長(zhǎng)預(yù)熱時(shí)間。

3.2 控制措施

3.2.1 正確選擇切割氧壓力和純度：依據(jù)產(chǎn)品厚度選取切割氧的壓力，取得較好的切割質(zhì)量，如表1所示；氧氣純度對(duì)割件熱變形也有影響，在氧氣純度為97.5%～99.5%的范圍內(nèi)，氧氣純度每降低1%，氣割1m長(zhǎng)的割縫，氣割時(shí)間將增加10%～15%，預(yù)熱火焰釋放的熱量也增加10%～15%，從而增加了產(chǎn)品的熱變形，切割氧的純度控制在98.5%以上。

3.2.2 正確控制預(yù)熱時(shí)間：預(yù)熱時(shí)間的長(zhǎng)短決定于被切割產(chǎn)品的厚度，當(dāng)氧-乙炔焰作為預(yù)熱火焰時(shí)，預(yù)熱時(shí)間見(jiàn)表1所示。

3.2.3 正確設(shè)定切割速度：切割速度的正確設(shè)定可以使切割面的掛渣減少，甚至無(wú)掛渣現(xiàn)象，清渣方便容易。在實(shí)際生產(chǎn)中，切割速度可以通過(guò)聲音、觀察熔渣流動(dòng)情況來(lái)判斷是否合適。具體參考數(shù)值見(jiàn)表1所示。

3.2.4 保持合適的割嘴與鋼板距離：切割過(guò)程中，由于鋼板不平及其他原因要及時(shí)調(diào)整割嘴與鋼板的距離，一般情況下，可根據(jù)表1推薦值選取。

4 結(jié)語(yǔ)

由分析可知，影響數(shù)控切割機(jī)切割質(zhì)量的因素很多，在解決切割質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，要多方面綜合考慮，逐項(xiàng)分析、排查，找出問(wèn)題所在并進(jìn)行改善，數(shù)控切割質(zhì)量將會(huì)得到提升。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：齊風(fēng)（1961-），男，中石化石油工程機(jī)械有限公司第四機(jī)械廠工程師，研究方向：下料工藝管理。

（責(zé)任編輯：蔣建華）