q345d钢板切割板材密度会产生不可预测

　　施工技术第43 卷增刊 CONSTRUCTION TECHNOLOGY 349 超厚钢板切割技术研究 (中建钢构有限华东大区，靖江214532) [摘要】在钢结构构件加工过程中，由于板厚较厚，切割有一定难度。而且作为钢构件生产的第 板切割的质量将直接影响焊接、装配工序的质量。为提高切割质量，结合厚板的生产实际，从工艺排版、特厚钢板零割钢板表面 预处理、切割方法选择、切割气体选择、切割速度等方面来调整工艺参数，并提出了相应的解决办法，为提高厚 割质量提供了有效途径。[关键词]超厚钢板；切割；焊接 [中图分类号]TU758．161 [文献标识码】A [文章编号】1002-8498(2014)S0-0349-03 Research SuperThick Plate Cutting Technology Liu Xuefeng，Cao Huifa，Sun Liukou，Zhao Ye (China Construction Steel Structure Corporation East Region，五，l ng，Jiangsu21 4532，China) Abstract：In steelstruc tur componentsprocessing，cutting thicknessth first machining process making steel members，super thick plate cutting quality directlyaffect assemblyprocess．In order cuttingquality，from processlayout，the steel plate suYfaee pre— treatment，the selection cuttingmethod，the selection cuttinggas，the cutting speed adjustprocess param— eters．And paperprovides correspondingsolution thickplate cutting． Key words：super thick steel plate；cutting；welding 引言般

　　lOOmm 的超厚钢板主要是用丙烷或 150mm。在钢结构构件加工过程中，切割下料是关氧乙炔气体来切割，也有人提出用丙烯作为主要的切 键过程之一，特男是超厚板的切割。超厚板的切割是 割气体。在切割后的自然冷却过程中，钢板会产生收 一个复杂热加工过程，涉及传热学、材料冶金学、固体 缩应力，严重时将产生较复杂的变形。另一方面，作为 力学和流体力学等。 生产的道加工工序，引起的残余应力和应变将直 超厚板切割是指厚度超过 lOOmra 的钢板切割下 接影响焊接、装配工序的质量。在钢板切割方面已 料过程。目前，常用的钢材切割方法有：数控火焰切一些研究，主要是针对钢板切割技术或模拟技术。 割、数控等离子切割、数控激光切割等。其中，数控等研究1 提出在加工过程中通过钢板表面预处理、 精密 离子切割机的切割厚度范围一般在 lOOmm 以内，极少 加工及控制切割速度等提高厚板切割质量以及 切割效 数进口设备能切到 lOOmm 以上，但是使用成本较高。 率，取得一定作用。周宏岭’等以氧气切割为 例，通过 数控激光切割机的切割厚度一般不超过 20mm，而且设 Jmatpro 计算和 ANSYS 模拟，确定了热源 模型中的各 备投资成本在所有的切割方式中是的，使用维护 类参数，对超厚板的切割变形和残余应 力等的深入 成本也高，激光切割在厚板中的应用也有一些研 研究提供了依据，为施工工艺的改进提 供理论基础， 究“，但是离工业化应用还有一段距离，仍需进一步 这也为我们提供了很好的研究思路。 也有一些其他 研究。数控水射流切割机(简称水刀)的切割厚度一 关于钢板切割的模拟研究旧 ，主要 集中在薄板的研 究。在高强度、大厚度板材切割的数值计算和模拟 [作者简介】刘学峰，助理工程师，E—mail： [收稿日期]2014-06-10 基本空白。 350 施工技术 2014 增刊 为提高切割质量，结合工的生产实际，文章从工 影响切割口的温度。特厚钢板零割随着切割厚度的增加，氧气纯度 艺排版、钢板表面预处理、切割方法的选择、切割气体 降低，气体的燃烧效率降低，导致喷嘴喷出的燃气燃烧 的选择、切割速度等方面来调整工艺参数，并提出了相 能量下降，钢板的下缘容易挂渣，切割端面不平。另 应的解决办法，为提高厚板切割质量提供了有效途径。 外，随着板材受热温度升高，板材密度会产生不可预测 工艺排版的变化，导致板材局部受热过高，产生融边或变形现 工艺排版是数控火焰切割的基础。近年来，各种 象。也有一些解决办法，如增加机械铣边工序，但是铣 业软件的不断进步为切割下料提供了很多帮助，例边过程中钢板的端面易产生微裂状，影响构件质量。 如基于 AutoCAD 开发的 Sinocam 排版软件，解决了目 目前，主要是通过控制割嘴型号、切割速度、气体压 前数控生产过程中放样、套料效率低下的问题。工艺气体纯度等方法控制切割质量。常用数控火焰切 人员利用专业排版软件进行工艺排版，能有效提高数参数控制如表 所示。控下料的效率；提高零件拐角 处的圆滑度，从而提高零 量；降低数控切割机的损耗，提高钢板的利用率。割嘴割嘴切割厚度／切割 氧气压力／丙烷压力／切割速度／ 合理的排版是超厚钢板切割下料的基础，主要从零件 型号孔径 mm余量／mm MPa MPa (mmmin。1) 间距、引熄弧位置、切割补偿 个方面控制。零件间距是指零件与零件、零件与钢板之间的 6mm，间隙过大 浪费材 料；间隙过小，切割时，割嘴的火焰会烧伤零件，特别是 在使用数控火焰切割机切割超厚板时，为使割嘴 火焰的高温能够穿透钢板的厚板，在切割超厚板时，一 打孔的位置，会形成氧化皮或其他杂质，影响周围零件 般使用 号割嘴，同时提升气体纯度。由于切质量，增加后续打磨过程工作量。切割补偿是指在切 割时，由于割嘴喷出火焰所融化的部分钢板，切割补偿 割速度慢，钢板受热温度升高，在切割时也可使用预应 能防止由于切割损耗造成零件偏小，造成后续装配工 力法，降低钢板的变形。切割速度的控制也是提高切 割质量的关键，过快的切割速度会使切割断面出现凹 作量增大。超厚板的切割需使用较大的割嘴，火焰较 陷和挂渣等质量缺陷，严重的有可能造成切割中断；过 粗，相应的切割补偿也需要大些。一般切割补偿为3～ 慢的切割速度会使切口上边缘熔化塌边、切割断面下 4mm，补偿过大会造成零件的尺寸偏大，不利于组装。 半部分出现凹坑等。用6 号割嘴切割120mm 厚钢板 引熄弧位置的调整主要是为减少打孔，提高效率，减少 切割面如图 1b 所示，150mm 厚板的切割面如图 切割变形，引熄弧位置的设置原则是：减少打孔，超示，从图中可以看出所切割钢板断面无锯齿、毛刺等缺 厚板的打孔费时费力，增加工作量、而且可能造成零 陷，切割效果非常好。 件的损伤，一自动穿孔套料切割技术‘“。研究如何为金 属厚板打孔，从中可以看出厚板打孑 情；调整切割时零件与钢板的连接方式，降低因应力 集中造成零件变形的可能性。 钢板预处理在切割前，一般要对钢板表面进行除锈预处理和 50mm厚板切割后切割面 20mm厚板切割后切割面 校平处理。钢板从钢铁到达车间的时间里，钢板表 面可能会产生一层氧化皮或锈斑。这些氧化皮熔点 切割后切割面示意高，不容易燃 烧和熔化，降低了切割速度；同时加热时， 切割气体氧化皮的飞溅极易堵塞割嘴，降低了 割嘴使用寿命。 在使用数控火焰切割厚度

　　100mm 的高强钢板 另一方面，钢板在轧制完成后的冷却、运输、调运等过 时，切割气体主要是丙烷气体。气体的纯度和稳定性， 程中，可能变形，直接切割，会导致零件尺寸错误，因此 会影响切割边缘的光滑度。切割时气体不稳，会产生 校平是一个重要过程钢板切割之前的除锈与校平预 咬边等缺陷，因此气体的纯度很重要。 处理已成为金属 结构生产中一个不可缺少的环节。 为探究不同气体压力下的切割情况，进行了 切割方法试验，参数如表 在切割超厚板时，使用数控火焰切割机的难同氧气压力下切割 150mm 厚板，发现切割效果 题是割嘴火焰的高温难以支撑钢板的厚板，主要是因氧气、丙烷压力分别为 0．18MPa。为钢板厚度的增加容易导致切割口氧气纯度的下降而 反复的试验和实践证明，工人只要掌握了 合理的切割 2014 增刊 刘学峰等：超厚钢板切割技术研究 351 方法和有效的操作经验，采用合适的气体，完全可进行 参考文献： 厚板的有效切割。 [1]谢小柱，李力钧，张屹，等．激光切割金属厚板新技术[J]．激光 超厚板在不同气压下的切割试验技术，2005，29(3)：251-254． 等．石英晶体激光切割参数建模[J]．激光技术，2004，24(2)：74-78． [3]Boutinguiza M，Pou J．C02 laser cutting 宋丹露．浅谈钢结构构件厚板切割[J]．建筑工程技术与设计，2013(9)：141． [5]周宏，罗宇，蒋志勇，等．高强度桩腿齿条厚板切割数值仿真研 究[J]．中国造船，2013，54(3)：105—112． [6]Zatsev G．Theeffect vortexgas flow SUl{acequality oxygen-lasercutting mildsteel 结语[J]．Doklady Physics，2009，54(2)：72-76． MohammadM，Razfar R．Numericalinvestigating 1)工艺排版是数控火焰切割的基础，能有效提高machining parameters residualsIxesses orthogonMcutting 数控下料的效率；提高零件质量；降低数控切割机的损 [J]．Simulation Modelling Practice Theory，2010(19)：378-耗，提高钢板的利用率。 389． 2)钢板切割之前的除锈与校平预处理已成为金属 [8]Yilbas F．Lasercutting sharpedge：Thermal str es 结构生产中一个小可缺少的环节。150mm厚钢板使 analysis[J]．Optics Engineering，2010，31(4)：10—19． 号割嘴，特厚钢板零割切割效果的氧气、丙烷压力分别为0．7～1MPa 0．16～0．18MPa。[9]邓德圣．氧助散焦C02 激光切割厚板技术研究[D]．武汉： 中科技大学，2002．3)工人只要掌握了合理的切割方法和有效的操作 [10]熊小民，古江汉，王立安．数控火焰切割机套料系统[J]．电焊 经验，采用合适的气体，完全可进行厚板的有效切割。 机，2006，36(8)：4345．
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