文／張帆·中車大同電力機(jī)車有限公司

導(dǎo) 語

數(shù)控等離子切割機(jī)作為一種加工效率高、質(zhì)量穩(wěn)定的板材分離設(shè)備，在電力機(jī)車鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中得到廣泛運(yùn)用。在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，中厚板窄長型工件在數(shù)控等離子切割后經(jīng)常出現(xiàn)旁彎現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，本文主要描述了幾種已經(jīng)在生產(chǎn)過程中得到充分驗(yàn)證的旁彎問題預(yù)防方法，可有效提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

數(shù)控等離子切割機(jī)是一種運(yùn)行軌跡被數(shù)控系統(tǒng)控制，利用加熱到極高溫度并被高度電離的氣體將電弧功率轉(zhuǎn)移到工件上，高熱量使工件熔化，同時(shí)高速氣體將熔渣吹落形成割縫的高效率加工設(shè)備，在薄板和中厚板加工中在成本和效率方面均有一定優(yōu)勢(shì)。

工件旁彎的產(chǎn)生原因分析和影響

在中厚板切割過程中存在大量的熱量輸入，同時(shí)金屬板材往往由于長期自然時(shí)效處理或反復(fù)輥平成本較高，內(nèi)應(yīng)力殘留難以避免，因此在切割過程中的應(yīng)力釋放會(huì)導(dǎo)致窄長形工件出現(xiàn)程度不同且方向難以控制的變形偏移，由于數(shù)控等離子切割機(jī)板材一般采用平鋪方式放置在設(shè)備工作臺(tái)上，利用鋼板重力進(jìn)行固定，無額外的裝夾裝置，因此工件可能產(chǎn)生旁彎現(xiàn)象，生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)一般以工件中部變形居多，見圖1。

圖1 工件旁彎示意圖

工件旁彎會(huì)意味著直線度嚴(yán)重超差，給下一工序的坡口準(zhǔn)備或焊接組對(duì)帶來極大困難，因此必須在工件分離工序?qū)ε詮澕右钥刂啤?/p>

預(yù)防和修正工件旁彎的幾種方法

單板雙槍切割

為避免中厚板窄長形工件在切割過程中出現(xiàn)旁彎，可以在長邊切割過程中，將數(shù)控等離子的兩支割槍設(shè)置為單板雙槍模式，見圖2。采用該方法可以保證工件長邊切割時(shí)熱輸入大致相同，能夠有效避免工件旁彎的產(chǎn)生。

圖2 數(shù)控等離子單板雙槍加工模式

設(shè)置微連接

在編制數(shù)控等離子切割過程中，可以在工件長邊間隔設(shè)置微連接，以拉筋形式支撐工件，當(dāng)熱輸入和板材內(nèi)應(yīng)力釋放導(dǎo)致板材變形時(shí)，微連接拉筋將確保板材變形可控，有效避免旁彎的產(chǎn)生，見圖3。

圖3 數(shù)控等離子切割時(shí)的微連接

火焰修形

已出現(xiàn)旁彎的中厚板窄長形工件，可通過火焰修形方式進(jìn)行調(diào)整。具體操作方式為，首先使用細(xì)棉線或尼龍線在工件長度方向兩端頭部位找到測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，隨后按照工件總長度劃分測(cè)量跨距和隔段測(cè)量板邊距細(xì)線尺寸，按照尺寸測(cè)量結(jié)果進(jìn)行火焰修形，調(diào)整工件旁彎。

留量加工

針對(duì)部分對(duì)直線度和工件邊緣質(zhì)量要求較高的重要件，可以選用留量加工工藝，參考旁彎變形經(jīng)驗(yàn)值設(shè)置留量尺寸，后續(xù)采用刨削或銑削加工形式去除余量。該方式成本較高，故僅限于重要工件采用。

幾種預(yù)防或修正工件旁彎方式的比較

單板雙槍切割

優(yōu)點(diǎn)：從成本控制角度考慮，單板雙槍模式能夠節(jié)約近一半的加工時(shí)間，并且不增加額外的工序，且控制旁彎效果較好。

缺點(diǎn)：單板雙槍模式一是對(duì)生產(chǎn)設(shè)備有要求，未配備雙切割頭的設(shè)備無法采用該方式進(jìn)行生產(chǎn)；二是對(duì)數(shù)控切割程序編制軟件有要求，程序編制時(shí)若無相關(guān)功能，實(shí)現(xiàn)單板雙槍切割較為困難。

設(shè)置微連接

優(yōu)點(diǎn)：使用工件長邊間隔設(shè)置微連接，以拉筋形式支撐工件的形式可以充分避免工件旁彎。

缺點(diǎn)：微連接方式一是會(huì)增加額外工序，在數(shù)控切割完畢后必須將微連接切除，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且必須準(zhǔn)備專門的下料區(qū)域；二是手動(dòng)切除微連接的位置與數(shù)控切割邊緣相比表面質(zhì)量狀態(tài)較差，可能對(duì)后工序焊接組對(duì)和部件油漆造成不良影響。

火焰修形

優(yōu)點(diǎn)：成本低，方式靈活。

缺點(diǎn)：火焰修形一是必須在修形前進(jìn)行旁彎測(cè)量，增加額外工作量。二是由于火焰修形收縮量的不確定性，對(duì)操作工技能要求較高，作業(yè)效率低。

留量加工

優(yōu)點(diǎn)：留量加工方式可以得到較好的工件邊緣質(zhì)量，尺寸可以得到充分保證。

缺點(diǎn)：留量加工方式一是會(huì)增加額外的工序，延長產(chǎn)品交付周期；二是由于工件旁彎的不可預(yù)測(cè)性，難以制定經(jīng)濟(jì)的留量值。

結(jié)束語

本文介紹的幾種控制數(shù)控等離子切割中厚板窄長形工件時(shí)旁彎問題的預(yù)防與修正方法，各有不同的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況選用。