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導語
數(shù)控等離子切割機作為一種加工效率高、質(zhì)量穩(wěn)定的板材分離設(shè)備，在電力機車鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中得到廣泛運用。在生產(chǎn)實踐中發(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)過程中得到充分驗證的旁彎問題預防方法，可有效提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。
數(shù)控等離子切割機是一種運行軌跡被數(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。
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，同時金屬板材往往由于長期自然時效處理或反復輥平成本較高，內(nèi)應力殘留難以避免，因此在切割過程中的應力釋放會導致窄長形工件出現(xiàn)程度不同且方向難以控制的變形偏移，由于數(shù)控等離子切割機板材一般采用平鋪方式放置在設(shè)備工作臺上，利用鋼板重力進行固定，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

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

預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，當熱輸入和板材內(nèi)應力釋放導致板材變形時，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行調(diào)整。具體操作方式為，首先使用細棉線或尼龍線在工件長度方向兩端頭部位找到測量基準點，隨后按照工件總長度劃分測量跨距和隔段測量板邊距細線尺寸，按照尺寸測量結(jié)果進行火焰修形，調(diào)整工件旁彎。
留量加工
針對部分對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。
幾種預防或修正工件旁彎方式的比較
單板雙槍切割
優(yōu)點：從成本控制角度考慮，單板雙槍模式能夠節(jié)約近一半的加工時間，并且不增加額外的工序，且控制旁彎效果較好。
缺點：單板雙槍模式一是對生產(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行生產(chǎn)；二是對數(shù)控切割程序編制軟件有要求，程序編制時若無相關(guān)功能，實現(xiàn)單板雙槍切割較為困難。
設(shè)置微連接
優(yōu)點：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：微連接方式一是會增加額外工序，在數(shù)控切割完畢后必須將微連接切除，費時費力，且必須準備專門的下料區(qū)域；二是手動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，可能對后工序焊接組對和部件油漆造成不良影響。
火焰修形
優(yōu)點：成本低，方式靈活。
缺點：火焰修形一是必須在修形前進行旁彎測量，增加額外工作量。二是由于火焰修形收縮量的不確定性，對操作工技能要求較高，作業(yè)效率低。
留量加工
優(yōu)點：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：留量加工方式一是會增加額外的工序，延長產(chǎn)品交付周期；二是由于工件旁彎的不可預測性，難以制定經(jīng)濟的留量值。
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旁彎問題的預防與修正方法，各有不同的優(yōu)缺點和適用范圍，應結(jié)合生產(chǎn)實際情況選用。

——摘自《鈑金與制作》 2021年第10期

數(shù)控等離子切割中厚板窄長型工件時旁彎問題的預防與修正

發(fā)布時間：2021-11-19

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