趙柏霖，魏慶友

（北方重工集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110141）

數(shù)控技術(shù)控制方面使用的切割設(shè)備主要是數(shù)控火焰切割機(jī)，其具有加工成本低廉、較強(qiáng)的火焰穿透力、設(shè)備損耗較小、切割厚度大等特點(diǎn)，很多制造行業(yè)都應(yīng)用該種設(shè)備，尤其是在海上鉆井的平臺(tái)搭建、船舶制造、礦山機(jī)械制造以及鋼結(jié)構(gòu)建筑等工作中使用。然而數(shù)控火焰切割機(jī)也有其自身的不足之處，尤其是在切割的過(guò)程中能產(chǎn)生大量的熱量，進(jìn)而造成被切割的材料表面出現(xiàn)裂紋、塌陷以及粗糙等問(wèn)題。切割機(jī)在切割過(guò)程以及之后產(chǎn)生的問(wèn)題導(dǎo)致其具有較低的切割效率，而且也造成了切割材料的浪費(fèi)，進(jìn)而導(dǎo)致企業(yè)的生產(chǎn)工作中出現(xiàn)問(wèn)題[1]。

1 使用數(shù)控火焰切割機(jī)出現(xiàn)的問(wèn)題

1.1 切割面出現(xiàn)坍塌問(wèn)題

工作人員在使用數(shù)控火焰切割機(jī)的過(guò)程中，其機(jī)器造成工作溫度非常高，進(jìn)而導(dǎo)致切割的部分極速受熱融化，但是因?yàn)槠淅鋮s速度較慢，導(dǎo)致其不能及時(shí)凝固，融化的部分材料出現(xiàn)了流動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致切割面出現(xiàn)坍塌問(wèn)題。同時(shí)，由于材料在融化后沒(méi)有及時(shí)吹除加上重力的影響導(dǎo)致切割后的邊緣出現(xiàn)水滴狀的大量顆粒。

1.2 切割面出現(xiàn)粗糙、裂紋問(wèn)題

數(shù)控火焰切割機(jī)在切割的過(guò)程中會(huì)使切割面出現(xiàn)不均勻的受熱情況，進(jìn)而導(dǎo)致切割面的材料出現(xiàn)不均勻的融化程度，最終導(dǎo)致切割面出現(xiàn)粗糙、凹凸不平的情況。切割面出現(xiàn)粗糙的問(wèn)題主要是因?yàn)槠渲虚g部分出現(xiàn)嚴(yán)重的凹陷，而邊緣部分是圓角的形狀，從而出現(xiàn)波紋形狀。另外，由于火焰切割機(jī)使用時(shí)的火焰引入或引出切割材料的過(guò)程中停留時(shí)間較長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致受影響的材料受熱程度不同，進(jìn)而出現(xiàn)凹陷的現(xiàn)象。此外切割的速度也會(huì)對(duì)切割質(zhì)量造成影響，速度過(guò)快或過(guò)慢都會(huì)導(dǎo)致切割面出現(xiàn)切割紋問(wèn)題。此外，有趣數(shù)控火焰切割機(jī)的實(shí)際火焰溫度已經(jīng)超過(guò)了被切割材料的實(shí)際承受范圍，切割機(jī)在切割過(guò)程中因?yàn)檫^(guò)高的溫度導(dǎo)致切割面易被燒傷，從而出現(xiàn)了裂紋現(xiàn)象[2]。

1.3 切割面邊緣掛渣

數(shù)控火焰切割機(jī)在切割過(guò)程中由于其自身的氧氣壓力不足，使已經(jīng)融化的材料不能完全吹除，最終導(dǎo)致融化的材料分布在不同的邊緣，其主要分布在下邊緣，融化的材料在凝固之后會(huì)產(chǎn)生不同的下邊緣和殘?jiān)尺B。

1.4 切割面出現(xiàn)不垂直問(wèn)題

數(shù)控火焰切割機(jī)在切割過(guò)程中由于工作人員在操作過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致已經(jīng)被固定的待切割材料放在工作臺(tái)上存在一定的雜物，進(jìn)而導(dǎo)致固定后的材料豎直面與工作臺(tái)未呈現(xiàn)垂直角度，最終造成火焰切割機(jī)切開(kāi)的材料，尤其是其切割面與水平面出現(xiàn)一定的角度，最終切割面出現(xiàn)不垂直現(xiàn)象。

2 數(shù)控火焰切割機(jī)應(yīng)用控制切割質(zhì)量的方式

2.1 控制切割變形的措施

一般在使用數(shù)控火焰切割機(jī)進(jìn)行材料切割的過(guò)程中，我們不難發(fā)現(xiàn)切割后的材料實(shí)際尺寸與計(jì)劃的尺寸存在著一定的偏差，一般是實(shí)際尺寸比計(jì)劃尺寸要小。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是切割過(guò)程中，材料因?yàn)閿?shù)控火焰切割機(jī)自身的火焰溫度導(dǎo)致熱脹冷縮的情況發(fā)生。在切割的過(guò)程中，材料受熱后體積膨脹，進(jìn)而導(dǎo)致被切割的材料尺寸和計(jì)劃的尺寸相同，然而，材料在冷卻后，體積又恢復(fù)到原來(lái)大小，進(jìn)而導(dǎo)致尺寸小于計(jì)劃的尺寸。加上材料和材料厚度的不同，材料最終切割冷卻后的變形情況不同。研究發(fā)現(xiàn)材料出現(xiàn)熱讓冷縮的主要部位是火焰經(jīng)過(guò)的地方，因此相關(guān)的工作人員在進(jìn)行切割方案的設(shè)計(jì)中，首先需要了解到材料的受熱膨脹規(guī)律，之后考慮到切割溫度以及材料厚度問(wèn)題，計(jì)算出大概的材料受熱變化程度，進(jìn)而根據(jù)計(jì)算設(shè)計(jì)出合理的切割措施。技術(shù)人員在進(jìn)行數(shù)控程序的編寫(xiě)過(guò)程中需要根據(jù)切割措施在程序中添加上對(duì)應(yīng)的變化長(zhǎng)度，這樣，材料在進(jìn)行冷卻時(shí)，體積能夠收縮并且恢復(fù)到計(jì)劃的尺寸大小。

2.2 變革切割方式減少材料受熱過(guò)度

在進(jìn)行板材的長(zhǎng)度切割過(guò)程中，由于火焰在相應(yīng)的部位停留時(shí)間較長(zhǎng)，切割面出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象較為明顯。在這種情況下，工作人員可以從板材的兩端向中間的方向進(jìn)行切割，進(jìn)而有效地控制材料的變形。在實(shí)際的切割中，工作人員可以同時(shí)開(kāi)啟兩個(gè)火焰切割槍?zhuān)怪軌驈陌宀牡膬啥诉M(jìn)入，然后順著切割的方向，進(jìn)而到達(dá)中間位置。這樣的切割方式能夠有效地縮短板材的長(zhǎng)度，在切割中，板材不會(huì)再長(zhǎng)時(shí)間中被加熱，這樣就會(huì)有效地避免材料變形，既可以縮短切割的時(shí)間，也能夠有效地提高切割的質(zhì)量。

2.3 選擇合適的切割槍高度和引入位置

工作人員在進(jìn)行切割時(shí)需要確定好切割槍的高度和引入位置，一般情況切割的位置主要是材料的邊緣。所以切割槍的高度要確定好。若是切割槍的高度過(guò)高，那么材料的表面預(yù)熱面積會(huì)增大，材料在接觸火焰之前，就已經(jīng)受熱并發(fā)生了膨脹，若是高度過(guò)低，那么材料在被火焰接觸和穿透之前就出現(xiàn)熔渣飛濺的現(xiàn)象，這種情況下切割槍的槍口很容易被堵塞，進(jìn)而影響到火焰的噴射和切割質(zhì)量，因此工作人員在切割時(shí)要選擇合適的高度和引入位置進(jìn)行切割[3]。

2.4 選擇合適的切割順序

在用數(shù)控火焰切割機(jī)進(jìn)行切割時(shí)，為了能夠減少切割的變形情況，工作人員要遵照相應(yīng)的切割原則選擇合適的切割順序進(jìn)行切割。例如，在進(jìn)行圓孔零件的切割時(shí)，應(yīng)該要先進(jìn)行內(nèi)圓切割然后再切割外圓；在進(jìn)行存在形狀大小差異的零件切割時(shí)，需要先切割尺寸較小的部位然后切割尺寸較大的地方。另外在切割中需要注意設(shè)備的補(bǔ)償原則，因?yàn)閿?shù)控火焰切割機(jī)再切中火焰是非常細(xì)的一條線(xiàn)，這樣按照火焰的一點(diǎn)進(jìn)行切割，然而在實(shí)際的切割中，火焰是呈現(xiàn)圓柱形的，因此技術(shù)人員在進(jìn)行切割程序的編寫(xiě)中需要保留與火焰半徑一致的補(bǔ)償余量[5]。

2.5 控制好火焰的引出位置

數(shù)控火焰切割機(jī)的切割引出位置也會(huì)嚴(yán)重影響到材料的質(zhì)量，所以在實(shí)際的切割過(guò)程中，工作人員一般采用圓弧的引出方式進(jìn)行切割，這樣引出位置是比較平滑的曲線(xiàn)，防止直線(xiàn)切割后材料表面出現(xiàn)粗糙的現(xiàn)象，也避免了出現(xiàn)有毛邊的邊緣。圓弧引出位置中材料也不易傷害到工作人員，而且呈現(xiàn)出的切割面安全也很美觀(guān)，同時(shí)有效地提高了材料的切割質(zhì)量。

2.6 確定好切割方向

數(shù)控火焰切割機(jī)的切割方向不同也會(huì)影響到切割的質(zhì)量，因此在切割時(shí)需要確定好切割方向。工作人員在切割中一般是遵循著先小邊后大邊的原則，因?yàn)樾∵呍谇懈顣r(shí)耗時(shí)比較短，減少了材料的受熱變形程度，進(jìn)而避免影響之后的切割。另外，在切割時(shí)，工作人員要確保切割的軌跡能夠受到母材的制約，進(jìn)而保證材料在進(jìn)行最后的切割時(shí)能夠全部脫落，這樣會(huì)保證材料不能提前脫落，不會(huì)影響到質(zhì)量[6]。

2.7 不同厚度板切割

不同板厚需采用不同割嘴型號(hào)、切割速度以及切割氣體壓力，6mm～20mm薄板因受熱易變形，切割零件時(shí)需采取穿孔使其邊緣形成封閉狀態(tài)，且確保鋼板邊緣與割縫之間存在一定距離，避免因變形所致的零件尺寸偏差；20mm～100mm厚板可從鋼板邊緣切入，切割前可試切橫向與縱向兩個(gè)切口，用直角尺調(diào)整垂直度，確保切割面垂直于鋼板表面。

2.8 培訓(xùn)操作人員

數(shù)控火焰切割機(jī)的使用過(guò)程中，操作人員的操作技術(shù)和能力是十分重要的。因此為了能夠有效地控制切割質(zhì)量，一個(gè)有效的措施就是對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)。通過(guò)對(duì)數(shù)控火焰切割機(jī)的特點(diǎn)以及對(duì)鏟平質(zhì)量的要求進(jìn)行學(xué)習(xí)，操作人員能夠明確了解操作過(guò)程中需要注意的技術(shù)要點(diǎn)，將操作行為更加規(guī)范化，進(jìn)而更好地確定好質(zhì)量觀(guān)念，保證材料的切割質(zhì)量。

3 總結(jié)

總之，在利用數(shù)控火焰切割機(jī)進(jìn)行材料切割時(shí)，工作人員需要注意操作過(guò)程中可能夠出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，提前做好詳細(xì)的計(jì)算和設(shè)計(jì)方案，在操作中按照要求進(jìn)行操作，進(jìn)而控制好切割質(zhì)量。