斜面火焰切割質(zhì)量控制研究

吳俊杰 朱征宇 張強(qiáng)勇

摘要：利用自行設(shè)計(jì)的圓管自動(dòng)切割裝置進(jìn)行圓管斜面切割試驗(yàn)，用以模擬現(xiàn)實(shí)中斜面位置切割的場(chǎng)景，并對(duì)切口質(zhì)量進(jìn)行分析。試驗(yàn)表明：向上切割的切口都朝外側(cè)突出，且隨著斜面傾斜角的增大，朝外側(cè)突出的傾斜角也隨之增大。同向下切割相比，向上切割切口面光潔度以及背面掛渣程度要明顯較小。斜面切割時(shí)，宜采用割槍和切割面垂直條件，且采用向上切割方向更容易獲得傾斜角度較小、表面較光潔且背面掛渣程度較少的高質(zhì)量切口。

關(guān)鍵詞：火焰切割;斜面切割;切口傾斜角;切口面光潔度;背面掛渣

0 引言

火焰切割具有切割鋼板厚度大、切割效率較高、切割成本較低等優(yōu)勢(shì)，目前在我國(guó)各切割下料行業(yè)中有非常廣泛的用途?；鹧媲懈钤趯?shí)際切割過(guò)程中往往會(huì)遇到不能進(jìn)行水平切割而需要帶角度斜面切割的情況。

本文利用自行設(shè)計(jì)的圓管自動(dòng)切割裝置進(jìn)行圓管切向的斜面切割試驗(yàn)，專(zhuān)門(mén)用來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)中的斜面切割場(chǎng)景。

1 切割試驗(yàn)平臺(tái)及工作原理

切割試驗(yàn)平臺(tái)主要由氣瓶、割槍、專(zhuān)用自動(dòng)圓管切割平臺(tái)、氣閥、氣管等部分組成，如圖1所示。實(shí)際切割裝夾如圖2所示。

切割試驗(yàn)平臺(tái)的工作原理為切割平臺(tái)帶動(dòng)圓管做圓周運(yùn)動(dòng)，割槍從側(cè)面對(duì)圓管按照一定角度切割，用以模擬非水平位置的斜面切割狀況。割槍高度、角度以及圓管轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)速度均可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。切割平臺(tái)上設(shè)計(jì)有三爪卡盤(pán)，專(zhuān)門(mén)用于固定圓管。

2 試驗(yàn)方案及參數(shù)

割槍與圓管切口位置布置如圖3所示，割槍距離圓管側(cè)面一定距離，并和割槍與圓管外圓面的交點(diǎn)處的切面呈一定角度，用以模擬空間帶角度斜面切割狀況。圓管順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，記為向下切割，逆時(shí)針切割時(shí)記為向上切割。

本次試驗(yàn)所選用的圓管R=66.5 mm，δ=10 mm，L=38 mm，h=5 mm，分別模擬斜面切割角度為45°、60°和90°的情況。通過(guò)調(diào)節(jié)割槍垂直桿高度H和轉(zhuǎn)角α，使L始終保持在38 mm位置，同時(shí)β分別為90°、60°以及45°，氧氣壓力取0.6 MPa，乙炔壓力取0.05 MPa，割槍高度取5 mm，切割速度取3.83 mm/s。圓管材質(zhì)為Q235B低碳鋼。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

切割試驗(yàn)的切口圖片如圖4所示。

從圖中可以看出，45°、60°以及90°斜面下，向上切割的切口都朝外側(cè)突出，且隨著斜面的增大，朝外側(cè)突出的傾斜角也隨之增大，如圖5所示。這是因?yàn)橄蛏锨懈顣r(shí)，割口內(nèi)熔池的鐵水在重力作用下朝著切割火焰的方向流淌，對(duì)切割火焰起到了一定的阻礙作用，導(dǎo)致切割火焰的能率降低，因此切口面呈現(xiàn)出一定的朝外側(cè)傾角，且隨著斜面的角度增加，火焰穿透割管的厚度以及熔池鐵水的厚度增加，吹力減小，所以朝外突出的傾斜角度也隨之增大。此外，同向下切割相比，向上切割切口面光潔度以及背面掛渣程度要明顯較小，這是因?yàn)橄蛳虑懈顣r(shí)，下淌的熔池未對(duì)切口形成阻礙作用，火焰能率較高，切口熔化的鐵水較多，當(dāng)氣體吹力不足時(shí)，割渣不容易吹除，導(dǎo)致切口面光滑程度下降以及背面掛渣程度增多。

從以上試驗(yàn)結(jié)果綜合來(lái)看，斜面切割時(shí)，宜采用割槍和切割面垂直條件，并采用向上切割方向更容易獲得傾斜角度較小、表面較光潔且背面掛渣程度較少的高質(zhì)量切口。

4 結(jié)論

（1）向上切割的切口都朝外側(cè)突出，且隨著斜面傾斜角的增大，朝外側(cè)突出的傾斜角也隨之增大。

（2）同向下切割相比，向上切割切口面光潔度以及背面掛渣程度要明顯較小。

（3）斜面切割時(shí)，宜采用割槍和切割面垂直條件，且采用向上切割方向更容易獲得傾斜角度較小、表面較光潔且背面掛渣程度較少的高質(zhì)量切口。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 黃文榮，徐賓，湯光平，等.大角度斜面激光切割加工的工藝研究[J].激光技術(shù)，2001，25（4）：290-292.

[2] 趙柏霖，魏慶友.淺談數(shù)控火焰切割機(jī)切割質(zhì)量控制[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2020（2）：256-257.

[3] 覃燕瓊.數(shù)控火焰切割機(jī)切割質(zhì)量的影響因素及切割工藝探討[J].裝備制造技術(shù)，2020（3）：146-147.

[4] 馬京京，才影.鋼管切割的半自動(dòng)火焰切割機(jī)技術(shù)改造[J].水力采煤與管道運(yùn)輸，2019（2）：120-121.