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编者按
在现代制造业中,热切割机床已广泛应用于钣金加工、机械制造、汽车、船舶制造及重工业。今天,为大家介绍热切割方式和热切割设备的选择建议。
一、什么是热切割及热切割种类
热切割是指利用集中热能将材料熔化或者通过热反应燃烧形成割缝,使加工零件和母材分离的方法。根据能量产生原理的差异,热切割可划分为以下三类:(1)气割(火焰切割)可燃气体和氧气的化学反应产生的高热量,将金属熔化并吹除从而形成切口。可燃气体一般用乙炔或丙烷。(2)等离子弧切割用等离子弧作为热源,借助高速热离子气体熔化金属并将其吹除形成割缝。等离子分为普通等离子和精细等离子,在切割碳钢板中,精细等离子比传统普通等离子切割快30%~%,并且产生光滑、较好的垂直度和无挂渣的切口边缘,断面垂直度能够达到1度以内,表面粗糙度Ra≤12.5um。(3)激光切割利用聚焦激光光束作为热源进行的加工,激光照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点,同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质,从而切开工件。激光切割的切口细窄、尺寸精确、表面光洁,切割质量优于精细等离子和火焰切割技术。二、中薄板碳素钢成本、产能和切割质量比较1.背景
随着光纤激光器功率达20kW,各厂家纷纷推荐用户使用激光加工各种厚度板材,殊不知每一种加工方式各有优劣。因此,可能造成用户进入误区,资源产生浪费。
梅塞尔拥有百年热切割技术沉淀,以下分享的是中薄板碳素钢加工成本和切割质量的比较。
2.成本/产能比较
(1)6mm碳素钢
综上所述,6mm碳素钢切割产能:激光>精细等离子>火焰,激光约为精细等离子产能的5倍,而激光加工成本仅为等离子的43%。
(2)12mm碳素钢
综上所述,①12mm碳素钢切割产能:等离子>激光>火焰,且等离子的每小时加工产能比激光高出25%。②等离子每小时使用成本较激光增加67%。
3.加工质量比较
(1)6mm碳素钢
(2)12mm碳素钢4.总结
12mm以内碳素钢加工,设备选型如下:
加工质量及采购成本比较项目比较备注粗糙度精细等离子<激光<火焰等离子最优垂直度6mm:激光<火焰<精细等离子(激光最优)12mm:激光<精细等离子<火焰(激光最优)测量依据:不是直接测量垂直度值,而是测量零件下表面尺寸偏差值材料利用率激光>等离子、火焰(激光最优)激光最优采购成本激光(12KW)>等离子(A)>火焰激光一次性采购成本较高注:以上测试数据均基于梅塞尔切割设备。(1)加工产能和使用成本作为出发点的选择建议
1)当以最大加工产能作为主要诉求时,可使用激光或精细等离子切割。
但如果零件有小孔(直径/厚度≤1),或整板穿孔次数>次,以及有复杂、精细轮廓时,推荐使用激光切割。
2)当综合评估最大产能和最低使用成本时,激光切割机是最优方案。
(2)加工质量作为出发点的选择建议
1)当切割面一致性要求高:垂直度≤1°,尺寸精度误差≤0.5mm,推荐使用激光切割。
2)当节省材料成本是侧重点,要实现最高的板材利用率,优先使用激光切割。
3)表面粗糙度:一般情况,重要配合表面和不重要配合表面对零件的表面粗糙度要求有显著差异,例如:轴承和孔需要长期保持配合性质稳定时,需要二次精加工,这时热切割仅仅是第一道加工工序,难以体现较好表面粗糙度的价值,因此,表面粗糙度不纳入我们的讨论范围。
外观件:对于切割零件断面直接用于产品外观时,一般建议采用激光切割,以保证优异的钣金件质量。
三、行业/工艺应用范围推荐1.三种切割方式的应用推荐对比12mm以内碳钢切割
购置和使用成本
加工尺寸精度
推荐工艺/行业应用范围
光纤激光切割机
购置成本较高,但使用成本低于等离子40%以上
≤0.5mm(视工件尺寸而定)
小孔/小孔攻丝(小孔指孔径/板厚≤1),复杂、精细轮廓切割,工件垂直度≤1°,实现较高板材利用率,环保要求如车间粉尘浓度/人员健康,自动化切割,后道工艺涉及钣金成型及薄板高强钢的焊接工艺
精细等离子切割机
购置成本低于激光,但使用成本明显高于激光
0.5~2.0mm(视工件尺寸而定)
传统下料应用:机械结构件、钢结构、船舶、工程机械、压力容器及造船
火焰切割机
购置和使用成本低,经济性强
≥1mm
同上,精细等离子应用行业
2.12mm碳素钢板三种热切割设备的切割对比视频
视频资料,建议wifi观看
提示:三种热加工方式的数据比较,我们选用梅塞尔如下机型:
FiberBladeV光纤激光切割机(10瓦激光器)
Mexcel等离子切割机(配海宝XPR电源)
OmniMatT数控火焰切割机(配梅塞尔ALFA火焰割炬)
-End-
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