工程机械制造中的切割技术范文

1水射流切割

水射流切割又称高压水射流切割，其原理是利用增压装置将水加压到200～400MPa后，经节流小孔（φ0.15～0.4mm）使水压热能转变为射流动能（流速高达900mm/s），冲击材料表层使其产生破碎和微裂纹，并使材料剥离，同时利用高速水流的冲击力将碎屑带走，从而形成切缝，其原理如图4所示。根据切割中是否添加磨料，可分为纯水射流和磨料射流两大类。水射流切割与激光和等离子切割都属于高能切割，但与它们利用熔融或气化去除材料方式不同，是一种真正意义上的冷切割技术，其加工特点是没有或很少产生热量，无热变形、无气体或蒸汽排出，无热影响区。水射流可以切割各类金属、非金属、塑性或硬脆性材料，工艺简单，不会改变或破坏被切割工件材料的物理、机械性能，切割中不产生有害气体，环保性好。

2切割技术间的差异性比较

目前这几种切割技术都在工程机械行业得到广泛应用，根据切割原理不同，这几种切割技术在切割厚度和材料上存在差异。火焰切割速度低，切割之前需要预热，耗时长，且无法切割不锈钢及铝、铜等多种有色金属，切割薄板时的热变形大；其优点在于切割设备和加工成本相对较低，且可采用多割炬同时加工。火焰切割是大厚度板材（最大切厚已达200mm）目前唯一的经济切割方式。等离子切割的精度及速度都优于火焰切割，能够切割有色金属以及很多非金属；缺点是由于等离子弧本身特点，导致切口易出现“上大下小”现象，在结构件拼装时需要打磨修整。等离子切割时会产生有毒气体，需配除尘装置，成本高，切割5～30mm钢板的经济性较好。激光切割的材料种类和切割表面质量优于上述2种切割设备，切割件可以不进行二次加工，主要用于对薄板件的高速、高精度切割。由于设备昂贵，对设备的保养要求高，切割中厚板材的成本要高于火焰和等离子切割。激光切割多用于板厚10mm以下的板材切割。高压水射流切精度介于激光和火焰、等离子切割之间。其最大优点是无切割热变形，割缝周围材质无变化，是一种冷切割技术，多用于石材、陶瓷等非金属硬脆性材料切割以及对切割热敏感的金属切割，如切割飞机机翼等。添加磨料后，可以显著提高板材的切割厚度。综上所述，火焰切割主要用于厚板材的切割；等离子用于中厚度板材的高速切割；激光切割用于对切口质量要求高的薄板材的高速切割；水射流主要用于对切割热变形要求高的薄和中厚板材切割。

3工程机械制造中的应用分析

本文以某公司生产的工程机械产品为例，其结构件焊接多采用低碳钢、低合金高强度钢板，用量很大；不锈钢板材、有色金属板材用量较少。大部分型号产品采用的板材厚度集中于15～35mm之间，大吨位型号产品主要采用40mm以上板材。针对该公司产品结构件的切割工艺性要求，对于工程机械零部件板材切割技术选择进行分析。（1）切割数量要求。工程机械制造业多采用机械化、自动化的门架式数控切割设备为主要的切割设备。通过结合FastCam、SigmaNEST等先进的自动套料软件，既节约人力，又提高了切割效率及材料利用率。以某公司某型工程机械产品为例，所需切割量如表1所示。如表1所示，需要切割的板材厚度大多集中在10～30mm之间，除配置大量等离子切割机用于切割中厚板材以外，出于经济性考虑，还应配置一定火焰切割机床用于厚板材的切割，同时配置少量的小型气割设备，以消化料边、提高材料利用率，解决小零件的下料。（2）切割质量要求。如驾驶室、机棚外壳等薄板件精度要求高，以及零件外形复杂，对易变形件，出于提高效率和质量要求，应配置一定的激光切割设备，减少机械加工修正过程；对于像拉板、平衡梁等工况恶劣，对切割热敏感的零件，除配置水下等离子切割机减小热变形外，还可以配置高压水射流切割机床，进行无热损伤切割。被焊接的厚板件一般需开坡口，除了采购具有坡口切割功能的数控火焰或者等离子切割机床外，还可以配置机器人切割系统满足结构复杂、异形、精度要求高的坡口切割。（3）安全与环保要求。在火焰切割的应用方面，传统的乙炔气体在制造中容易造成环境污染，应大力推广采用国家推荐使用的新型工业燃气；等离子切割过程产生的气体危害人体健康，应趋向于采用水下等离子技术；采用液氧取代瓶装氧，不仅提高了切割质量和效率，而且减少安全隐患。

4结论

本文对工程机械制造业常用几种切割技术进行了简单阐述，随着科技的进步将会出现越来越多的新型切割技术，如自动切割流水线、大功率激光切割等。目前在工程机械制造企业中，已经形成了大型与小型切割设备相结合、多种切割技术相兼容的格局。因此不仅要了解国内外切割技术的发展，还要从经济性、环保性方面多重考虑，根据加工对像的要求明确切割技术与设备的选用。加强先进套料软件应用，利用手工布料与自动套料相结合的方式，提高材料利用率。

作者：孙跃李翔李新群柳胜单位：徐工机械建设机械分公司