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江西广积源实业有限公司
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什么是切割钢板、铁板的好方式?

创建时间:2018-07-10 10:55 浏览次数:1493

切割中碳钢板、铁板的方法有很多,其中有些适合自动执行,而有些则不适合。一些适合切割薄钢板,一些适合切割厚钢板。一些切割速度快,一些切割速度慢。

氧-燃气、等离子、激光或水射流

切割中碳钢板、铁板的方法有很多,其中有些适合自动执行,而有些则不适合。一些适合切割薄钢板,一些适合切割厚钢板。一些切割速度快,一些切割速度慢。一些成本低,一些成本高。一些精确度高,一些精确度低。本文将简要介绍 CNC 成型切割机上使用的四种主要方法,比较各种工艺的优势与劣势,并提供一些可用于确定哪种工艺最适合您应用的标准。


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氧-燃气切割

氧-燃气割炬切割或火焰切割是目前为止可用于中碳钢的最为古老的切割工艺。人们通常将其视为一种简单工艺,所用设备和耗材价格相对低廉。氧-燃气割炬可切割非常厚的钢板,主要受限于可输送的氧气量。使用氧-燃气割炬切割 36 甚或 48 英寸钢板的情况并非闻所未闻。但是,就钢板成型切割而言,绝大部分的作业至多在 12 英寸厚度内的钢板上执行。

经过适当调整后,氧-燃气割炬可实现垂直切割的光滑表面。下边缘上几乎没有熔渣,顶边缘仅因预热火焰而略显圆形。此表面非常适合许多无需进一步处理的应用。

虽然氧-燃气切割适用于厚度超过 1 英寸的钢板,但其可应用的钢板厚度可低至大约 1/4 英寸,只不过存在一定的困难而已。此工艺相对缓慢,在 1 英寸的材料上每分钟最多约 20 英寸。氧-燃气切割的另一优势在于可同时应用多个割炬轻松进行切割,进而实现生产力的倍增。

等离子切割

等离子弧切割是一种切割中碳钢板的理想工艺,其切割速度远远高于氧-燃气切割,但会牺牲一些边缘质量。这正是等离子切割难以处理的地方。边缘质量有一个取决于切割电流的好位置,其范围通常介于约 1/4 英寸和 1.5 英寸之间。总体而言,钢板的确很薄或很厚(超出上文提及的范围)时,虽然边缘平滑度和挂渣性能可能仍然相当好,但边缘垂直度会开始受损。

相较于氧-燃气割炬,等离子设备更为昂贵,因为一整套系统需要电源、水冷却器(用于超过约 100 安培的系统)、气体控制装置、割炬导线、连接软管&电缆以及割炬自身。但等离子相对于氧-燃气提升的生产力很快即可补偿系统成本。

可同时应用多个割炬执行等离子切割,但额外的成本因素通常将此限于两个割炬。然而,一些客户确实会选择在一台机器上配置多达三四个等离子系统,但这些客户通常是为满足生产线需求而切割大量相同部件的高端制造商。

激光切割

激光切割工艺适合切割从最小标定厚度一直到约 1.25 英寸的中碳钢。超过 1 英寸的范围,材料(激光级钢)、气体纯度、喷嘴条件和激光束质量等所有因素均需正确无误,才可实现可靠作业。

激光工艺速度不是很快,因为从根本上说,激光仅仅是将聚焦激光束(而非预热火焰)极端高温应用于中碳钢的燃烧工艺。因此,其速度受到铁和氧之间化学反应速度的限制。但是,激光工艺的精确度极高。由于可形成非常狭窄的切口宽度,因此可切割精确度极高的轮廓和小孔。边缘质量通常相当理想,细齿和延迟线极小、边缘非常方正且极少甚至没有挂渣。

激光工艺的另一大优势即为可靠性。耗材寿命非常长且机械自动化程度很高,因此许多激光切割作业可在“无人值守”状态下进行。试想,在工作台上加载 10’ x 40’ 的 1/2” 钢板,按下“开始”按钮,然后晚上回家。早上回来后,即会有成百上千的部件切割完成,等待卸载。

鉴于光束传输的复杂性,CO2 激光并不适合于在同一台机器上进行多头切割。然而,光纤激光可进行多头切割。

水射流切割

水射流切割同样能够很好地切割中碳钢,可实现光滑和高精度的切割效果。水射流切割的精确度超过激光切割,因为其边缘平滑度更佳,且不会发生热变形。此外,水射流与激光和等离子切割的厚度限制方式不同。水射流切割的实际限值约为 6 至 8 英寸,依据为切割该厚度的时长以及水流偏离趋势。

水射流切割的弱势在于作业成本。因增压泵成本较高,故其前期设备成本通常略高于等离子切割,但不如激光切割成本高。但主要因为其执行切割的石榴石磨料成本较高,故运行水射流的每小时成本要高得多。

此外,水射流切割还适合进行多头切割,而单一增压泵甚至也可完成这项工作。但每增加一个切割头,即需要增加水流,进而需要更大的泵或更小的孔口。

决策标准

那么如何就工艺选择做出明智决策?

1.首先考虑厚度:

不足 0.080”时,使用激光。

不足 0.125”时,使用等离子或激光。

不足 0.250”时,使用水射流、等离子或激光。

超过 8” 时,使用氧-燃气。

超过 2” 时,使用氧-燃气或水射流。

超过 1.25” 时,使用等离子、氧-燃气或水射流。

2.考虑精确度和边缘质量要求:

能否接受等离子工艺的边缘质量?使用等离子切割时,钢板制成的多数构造物均可实现理想的焊接效果。

可否接受氧-燃气、等离子或激光的热影响区?如若不能,则使用水射流。

3.考虑哪项更为重要:生产力还是成本?

如若生产力最为重要,则请勿使用水射流。

如若低初始成本和低运转成本最为重要,则使用氧-燃气。

如无法判断则继续:

二次加工容忍性

能否容忍钢板底部偶尔产生挂渣?如若不能,则使用水射流或激光。

二次加工是否需要浑圆的孔?如若需要,则使用水射流或激光。

多个工具

部件是否适合使用 2 个、4 个或更多割炬进行切割?氧-燃气可超过等离子和激光的速度。可使用多个等离子割炬进行切割,但如若考虑所有设备的初始成本,则成本偏高。使用水射流时,如若所购泵的流速足以支持多个切割头,则使用单一增压泵即可运行多个水射流切割喷嘴。虽然光纤激光支持多头同时切割,但是激光切割习惯上限于使用单一切割头。

非常规因素

将非常规因素纳入任何计算范围的另一考虑事项即为使用多种工艺进行切割的想法 – 针对相同部件使用上述切割工艺中的两种。最合乎逻辑的工艺组合为水射流与等离子或者水射流与氧-燃气。凭借新问世的光纤激光技术,现可组合激光与等离子或者激光与氧-燃气。多工艺切割的优势在于能够针对某些轮廓使用速度较慢、精确度较高的工艺,而针对另一些轮廓则转而使用速度更快、价格更低的工艺。这样既可生产满足其精确度要求的部件,而成本又远远低于使用高精确度工艺切割整个部件的情况。

综述

这四种工艺的厚度范围和功能相互重叠,这就使得针对任何特定中碳钢部件都很难选择使用哪种工艺。因此,需要能够切割多种材料的制造厂或钢制品维修中心通常最终使用至少配备有两种切割工艺的机器。有时,弄明白哪种工艺最适合特定部件的方法就是尝试多种不同方式,看看哪种工艺的工作效果好。


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