孔祥偉

（大慶石油化工機械廠有限公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

機械廠年產(chǎn)壓力容器產(chǎn)品約14 000 t，生產(chǎn)壓力容器產(chǎn)品的第一道工序是鋼板下料。機械廠很早就引進了數(shù)控切割機。該技術(shù)的引進可以保證產(chǎn)品的切削和焊接品質(zhì)，提高原料的利用效率，減少單位產(chǎn)品的生產(chǎn)費用。在當(dāng)前的切削工藝中，由于在切削過程中還存在一些問題，造成產(chǎn)品質(zhì)量差、效率低、缺陷多。

1 切割過程中存在的主要問題

（1）切割物料的通過性差。根據(jù)統(tǒng)計，在經(jīng)過對金屬板材進行加工之后，產(chǎn)品通過率僅有68%。而業(yè)內(nèi)鋼板數(shù)控切削的通過率平均值是86%，切削質(zhì)量與行業(yè)平均水平存在較大差距。

（2）工期延遲。由于最近數(shù)控切削加工中的瑕疵不斷增加，需要花費很多的人力、物力進行清運，有時甚至需要重新處理來確保產(chǎn)品可以順利出廠，對企業(yè)的正常運轉(zhuǎn)造成一定的影響。

（3）生產(chǎn)成本急劇增加。因為清洗切割材料需要耗費大量的人力、物力，有很多金屬板多次切割不當(dāng)，造成浪費，形成廢料，增加企業(yè)的生產(chǎn)制造成本。

據(jù)統(tǒng)計，共切割鋼板18 926 m，合格產(chǎn)品12 656 m，合格率67%，不合格產(chǎn)品6270 m，不合格率33%。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，在壓力容器主要部位切割時，大部分缺陷為切割斷面上的夾渣（圖1）。切削截面縱向不符合要求、切削截面光滑度不符合要求、倒角不符合要求等各種類型缺陷的發(fā)生可能性見表1。

表1 各種缺陷類型統(tǒng)計

圖1 剖面懸渣

由表1 可知，在所有缺陷中切割斷面掛渣缺陷出現(xiàn)最多，占所有缺陷材料中的75.6%。本文對切割斷面掛渣不足繼續(xù)進行調(diào)查（表2）。

表2 掛渣缺陷調(diào)查

2 具體實施

評價制造流程是否能夠符合顧客的基本和真實需要。在發(fā)生質(zhì)量問題時，能及時進行糾正，通過改進設(shè)備改善生產(chǎn)經(jīng)營業(yè)績等，為工廠創(chuàng)造效益。為克服切削加工中存在的不足，使設(shè)備工作穩(wěn)定，縮短加工時間，本文給出了如下工藝改進方案。

實踐表明，若能有效消除切削截面上的殘渣，就能有效改善成品質(zhì)量。目前的產(chǎn)品合格率僅為67%，不合格產(chǎn)品中75.6%是由切削部分的殘余物引起的，其中79.6%需要重新施工。所以在切削時，若能將切削液的品質(zhì)提高到33%×75.6%×79.6%=19.9%，那么一次切削的合格率就會達到67%+19.9%=86.9%。在確定改進目標(biāo)之后，要對切割剖面上的殘渣進行全面的評估，以解決不能直接去除的問題。要達到改進目的，就必須解決這些問題，并對各個方面的影響進行分析，包括人員、設(shè)備、材料和工藝（圖2）。

圖2 影響掛渣質(zhì)量的因素

2.1 問題分析

通過對施工工地剖面上的浮渣進行細致地觀測與分析，統(tǒng)計各項影響因素（表3）。

表3 影響因素統(tǒng)計

從表3 可以得出，切割一次合格率低的主要原因是切割時氧含量低、割嘴與工件上部距離不固定、行進速度過快、割嘴移動速度快等，需要改進的方面有：①劃分各個部門的工作責(zé)任，制定適當(dāng)?shù)莫剟詈蛻土P制度；②強化雇員的上崗前訓(xùn)練；③改善現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)。

2.2 改進工藝

（1）對各個部門的工作責(zé)任進行明確界定，并制定了相應(yīng)的獎勵和懲罰制度。若切削下料有問題，將會對機械廠的經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響。因此，需要提升設(shè)備切削的一次合格率，形成一套完善的獎懲制度，確保正常生產(chǎn)。

（2）在工程實施之前，做好具體工作的技術(shù)指導(dǎo)。因此，需要加強對員工的培訓(xùn)，組織所有的數(shù)控切削操作人員進行崗位前培訓(xùn)，并進行嚴(yán)格的審核；堅持“不合格，不能入職”的思想。完善現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)，建立嚴(yán)密的生產(chǎn)流程管理制度。

（3）完善現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)，建立嚴(yán)密的生產(chǎn)過程。在進行劃痕時，先畫一條切割線，如果使用半自動化的小車，也要畫一條鐵軌。具體的刻字方式如下：用鋼卷尺等丈量鋼板的長和寬，然后與下料排版的大小對比，判斷材料的精度，確認(rèn)后再進行刻劃。用長條直線作為參考，直線和圓規(guī)測量，用石筆畫出圓點（一條直線原則）。通常用窄的V 形標(biāo)識，其頂端沿一條線畫出?？嚲€（粉線）可以拉出較長的線條，在上面畫出一條直線，然后用直角尺、鋼卷尺等對圓筒進行測量。剪完后，在下料線的一邊做好切割機的導(dǎo)軌，通常兩條直線的間距為150 mm 或200 mm，并根據(jù)需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)預(yù)留一定的余量（表4）。

表4 零件切割余量 mm

為切割口設(shè)置測量工具，保證切割口與工件間距為（20±0.5）mm，偏差小于0.5 mm。為切割口制作標(biāo)度尺工裝，將其安裝在切割口上，調(diào)整其高度以達到規(guī)范的要求（圖3）。

圖3 測距工裝結(jié)構(gòu)

3 火焰切割控制措施

火焰切割時，重點需要提高氧氣的純度。所以在投入生產(chǎn)前一定要檢查氧氣的純度，保證氧氣純度大于99.6%，以滿足數(shù)據(jù)切斷的品質(zhì)需求。安裝減壓閥、氧壓力計。目前使用的氧氣是瓶裝氣，在制造時由專門裝置輸送至切斷機。在專用管道上與切割機相連，使氧氣能更好地傳送到切割機上。將氧氣壓力計裝入輸氧管線，將氧壓設(shè)定為0.6 MPa，確保了在運輸中氧氣供應(yīng)的穩(wěn)定性，不會對加工切削加工的品質(zhì)產(chǎn)生干擾。下料后，用鏟子鏟去切口的熔渣，用砂輪將切口打磨至平整光滑。

3.1 管節(jié)

在大口徑箱內(nèi)，短圓管節(jié)在下料過程中，由于采用了火焰切削工藝，導(dǎo)致孔口部位發(fā)生變形。由于切削溫度過高，在切削過程中會產(chǎn)生熱脹冷縮的弧度。另外，在筒節(jié)輥圓后，不能在相同的平面上產(chǎn)生錯誤，造成焊縫不能順暢地進行。以上各種問題均可采用對稱切削或機械切削等方式來解決。

3.2 板坯受控

板坯通常用于高壓儲罐的密封件和尺寸較大的法蘭盤。在特定使用過程中，由于受到膨脹效應(yīng)的影響，采用火焰法進行切斷，會導(dǎo)致鋼板表面出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象；也會造成毛坯的處理時間縮短。在壓力容器制造中，要解決此類問題，必須采取整形的方法。在此工藝中，可以適當(dāng)?shù)卦龃蠊坝?，使得板坯表面平整程度符合?guī)定的要求，并改善了產(chǎn)品品質(zhì)。

3.3 控制閥

在使用火焰對成形的封頭進行切割時，會產(chǎn)生縮水和變形，使其孔徑縮小。所以對閥片型封頭孔口的處理應(yīng)采用機加工的方法，或?qū)ρb配時的孔徑進行恰當(dāng)?shù)臄U大，以防止其發(fā)生變形。而對整個成形工藝的封頭，在進行成形模時，應(yīng)充分地考慮到火割后的收縮情況。為了使數(shù)控切割機的合格率穩(wěn)定、持續(xù)改進，應(yīng)編制考核辦法、培訓(xùn)計劃，并將具體工作納入管理評估中。技術(shù)部門負(fù)責(zé)不定期地審查工作場所在材料準(zhǔn)備過程中的使用情況，如果出現(xiàn)問題應(yīng)及時采取補救措施，減少質(zhì)量事故，從而保證數(shù)控切割的質(zhì)量穩(wěn)定。針對不合格產(chǎn)品，不但要處理問題，還要查找出問題所在，探索研究避免問題重復(fù)出現(xiàn)的改進方法。

3.4 不合格品的處置方法

（1）再利用：不合格品可以不經(jīng)過任何處理直接使用。如果是可以再用的，檢查員會把“扣留”的標(biāo)識拆下來，并作好紀(jì)錄做好記錄，送往下一道工序。

（2）返工：不合格品經(jīng)過處理產(chǎn)品可以恢復(fù)到合格狀態(tài)。如需返工，必須提供返工程序；如需返修，應(yīng)提供返修工藝。返修修理好后，將再次對產(chǎn)品進行檢驗，符合要求后，檢驗員會揭下“返工”標(biāo)簽，進入下一道工序。

（3）報廢：當(dāng)不合格產(chǎn)品被認(rèn)定需要報廢時，檢驗員應(yīng)卸下“扣留”標(biāo)志，換上“報廢”標(biāo)簽，指導(dǎo)工人將已處理的材料從生產(chǎn)區(qū)轉(zhuǎn)移出去。

質(zhì)量檢驗部門在對不合格產(chǎn)品進行處置后，應(yīng)當(dāng)由質(zhì)量檢驗部門的技術(shù)人員進行調(diào)查，并制定糾正和預(yù)防措施，由技術(shù)主管審查后予以執(zhí)行。對不合格物料的處置，質(zhì)量控制部門將繼續(xù)跟蹤，直到改進為止。對不符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品進行處置，由班組長、車間主管和質(zhì)量監(jiān)督部門進行跟蹤，直到改進為止。因加工大小問題而導(dǎo)致顧客退回的，由生產(chǎn)部和質(zhì)檢部門負(fù)責(zé)后續(xù)處理。

3.5 結(jié)果分析

一切質(zhì)量控制都是以客戶需求為主要關(guān)注點，以產(chǎn)品質(zhì)量為重點的研究和質(zhì)量控制的過程。其主要作用是根據(jù)客戶的需求提供產(chǎn)品和服務(wù)。通過以上措施，在一定程度上解決了實際工作過程中橫截面掛渣的問題，提高了切割質(zhì)量（圖4）。改進后的數(shù)控切割合格率提高到93.3%，超過行業(yè)平均水平，較預(yù)定改進目標(biāo)提高8.3%。

圖4 改進后的切割效果

4 結(jié)論

通過提高數(shù)控切割機一次合格率的技術(shù)改進，對所提出的改善方案及保證措施進行了詳細分析。通過以上改進措施，切削截面掛渣問題得到了有效矯正，使切割合格率提高到93.2%，超過行業(yè)平均水平，比預(yù)定指標(biāo)提高8.3%。結(jié)果表明，改進實施后企業(yè)車間的生產(chǎn)和管理水平得到很大提升，改進成效明顯，減少了產(chǎn)品制作周期和原料成本，為企業(yè)創(chuàng)造更大效益。