
为满足大型核电、火电、水电等发电机转子等超大厚度毛坯件制造需要,能过气割工艺试验分析元素成分、氧、燃气压力及流量、切割工艺等参数对超大厚度火焰切割效果的影响,经过改进优化,现切割能力达到3100mm,切割质量良好。
通常把切割厚度超过300mm钢材的工艺方法称为大厚度切割。根据气割原理,只要切割氧供应量充足,并能达到被切割钢材的切口底部,就能把大厚度钢材割穿。
在热切割加工应用方式中,针对30mm厚度以上材料的工业切割将主要以火焰加工为主,其一方面在于火焰切割加工成本相对较低,另一方面则由于大厚度材料的火焰热切割割缝垂直度相对较高而得到用户的普遍认可。
通常把切割厚度超过300mm钢材的工艺方法称为大厚度切割。根据气割原理,只要切割氧供应量充足,并能达到被切割钢材的切口底部,就能把大厚度钢材割穿。

为了提高切割能力,首先采用外混式割嘴取代内混式割嘴,并在原有基础上加大预热孔直径;其次在燃气管道安装增压装置,提高燃气压力,采用以上方法解决了预热 火焰过短的问题,而秘诀用外混式割嘴后,切割时将不再发生回火,也会更加安全。这种方法切割厚度可以达到3100mm。而且结果也表明改变预热氧火焰长度 同样有助于切割质量的提高。
实际上,在数控火焰切割机整个供氧系统,包括减压器、各种接头和阀件、割炬进气管、割嘴孔径等都要满足相应的供氧能力,避免产生节流现象。要根据钢板厚度和切割长度,准备足够的气源,以免中途因氧气用尽而中断切割。
而采取数控火焰切割机加工大厚度板材时,切割容易产生后拖,切割将要结束时由于后拖原因,工件底部有切不透现象,使工件不能分离。为了解决这个问题,可在切割将要结束、割炬将要移出工件时,将割炬后倾约10°左右,并放慢切割速度,这样可减少后拖。
与此同时,利用切割氧流的动量把熔渣吹除,从而形成切口将 钢材割开。
由于一般工业冷却空气中含水及油等分质会对设备阀门及电器元件等造成腐蚀,降低设备使用寿命,甚至造成危险。因此,冷却空气在进入设备前必须进行油水分离或干燥等相关处理,且压力需达到0.4-0.6MPa。
数控火焰切割机切割具有大厚度碳钢切割能力,切割费用较低,但存在切割变形大,切割精度不高,而且切割速度较低,切割预热时间、穿孔时间长,较难适应全自动化操作的需要。在实际生产过程中,如果割缝产生很大的后拖量,容易使熔渣堵塞割口底部造成切割困难。
厚大板切割的后拖量,可以从割缝上观察到并且能测量出来。切割过程中,后拖量是不可避免的。后拖量小时,割缝宽度均匀、表面光滑、没有大梳齿凸出和横向的线槽。
从整体的市场应用情况来看,目前数控火焰切割机应用场合主要限于碳钢、大厚度板材切割,在中、薄碳钢板材切割上逐渐会被等离子切割代替。如何提升数控火焰切割机加工厚度的能力,使其在竞争中处于不败之地成为重中之重。
火焰切割300mm厚的切割工艺大体如下:
(1)根据切割钢板的厚度安装适当孔径的割嘴;
(2)将氧气和燃气压力调至规定值;
(3)用切割点火器点燃预热焰,接着慢慢打开预热氧气阀,调节火焰白心长度,使火焰成中性焰,预热起割点;
(4)在切割起点上只用预热焰加热,割嘴垂直于钢板表面,火焰白心尖端距钢板表面1.5~2.5mm;
(5)当起点达到燃烧温度(辉红色)时,打开切割氧气阀,瞬间就可进行切割;
(6)在确认已割至钢板下表面后,就沿着切割线以适当的速度移动割嘴继续往前切割;
(7)切割终了时,先关闭切割氧气阀,再关闭预热焰的氧气阀。
在厚钢板切割中,温度是从上表面向下递减的。切割开始时,氧气压力逐渐增加,最后在钢板厚度方向达到一致。这就造成在切割起始位置钢板厚度方向燃烧不一致,工件切割起始端产生缺陷。为避免缺陷的产生可采用以下方法:
1、采用圆弧进刀增加引入线长度,避免直接切入点。此方法使用效果较好,生产中得到较为广泛的使用,其缺点是浪费材料。
2、采用引燃棒。该方法就是在切入点处紧贴钢板厚度增加一块钢板,贴紧处不应有缝隙,割刀应从引燃棒上切入,引燃棒将引导割矩火焰至钢板底部,使钢板上下燃烧 速度达到一致,得到最佳切割段面。引燃棒可采用切割下来的边角料代替。此种方法减少了工件与板边的距离,减少了边角余料的产生,有效地提高了板材利用率。 引燃棒在切割特厚钢板中较为实用。

目前,装备制造业高端产品的重要特征之一是大型化,这些大型设备必须由大型基础制造装备加工完成,这就决定了基础制造装备也必须向着大型化方向发展。
要制造大型设备和大型基础制造装备,就需要大型甚至超大型的铸锻件毛坯来制造大型装备的零部件,而对大型铸锻件进行加工的第一道工序就是要通过切割来去除零 件的冒口及多余部分以达到要求的尺寸、形状和重量,所以大型铸锻件的火焰切割厚度和质量直接关系到后续加工工作量的大小以及能源消耗的多少,而研究开发超 大型铸锻件火焰切割技术设备不仅能够解决目前手工切割精度差、材料利用率低、劳动力强度大、环境污染严重等问题,同时也能满足基础制造装备大型化提出的高 质量、高效率、低能耗等要求。
经过优化设计及大量工艺试验,如今该超大厚度火焰切割工艺已趋于成熟,切割状态稳定,切割质量优良,工作效率高。据查证目前在国内超大厚度火焰切割领域处于领先地位,与德国、韩国、日本、意大利等国家的技术水平基本持平。

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