第4講-第3章 零件加工工藝③鋼材下料

1、3.2鋼材的下料本節(jié)主要內(nèi)容：本節(jié)主要內(nèi)容：3.2.1 機(jī)械切割機(jī)械切割3.2.2 熱切割熱切割 氣體火焰切割氣體火焰切割 等離子弧切割等離子弧切割3.2.3 邊緣加工與制孔邊緣加工與制孔3.2鋼材的下料本講內(nèi)容提要：本講內(nèi)容提要：1.1.機(jī)械切割下料的原理、特點(diǎn)及主要下料設(shè)備；機(jī)械切割下料的原理、特點(diǎn)及主要下料設(shè)備；2.2.氣割的原理、特點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)條件、影響氣割的主氣割的原理、特點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)條件、影響氣割的主要因素。要因素。3.2.1 鋼板的剪裁（機(jī)械切割） 鋸切鋸切鋸切鋸切是一種以切削的方法將各種型材和一定是一種以切削的方法將各種型材和一定規(guī)格的鋼板實(shí)施切斷的加工方法。規(guī)格的鋼板實(shí)施切斷的加工方

2、法。鋸切的切口平滑、尺寸準(zhǔn)確、精度高；但切割速鋸切的切口平滑、尺寸準(zhǔn)確、精度高；但切割速度慢、效率低，只能切割在一定尺寸范圍內(nèi)較小截度慢、效率低，只能切割在一定尺寸范圍內(nèi)較小截面的面的型材、管材、棒材或板材型材、管材、棒材或板材。所以在結(jié)構(gòu)制造生。所以在結(jié)構(gòu)制造生產(chǎn)中應(yīng)用較少。鋸切又分為：產(chǎn)中應(yīng)用較少。鋸切又分為：有齒鋸切有齒鋸切；無齒鋸無齒鋸切切；砂輪鋸切砂輪鋸切三種方式。三種方式。3.2.1 鋼板的剪裁（機(jī)械切割）n無齒鋸切無齒鋸切又稱為又稱為線切割線切割，它是以，它是以高速旋轉(zhuǎn)高速旋轉(zhuǎn)磨磨擦生熱來加熱軟化金屬，同時(shí)以強(qiáng)力推進(jìn)磨削而擦生熱來加熱軟化金屬，同時(shí)以強(qiáng)力推進(jìn)磨削而切斷金屬材料。屬

3、于切斷金屬材料。屬于小型型材精密切割小型型材精密切割。n砂輪鋸切砂輪鋸切用厚為用厚為2.55mm的高強(qiáng)度砂輪片為的高強(qiáng)度砂輪片為切削刃具，高速旋轉(zhuǎn)切削刃具，高速旋轉(zhuǎn)(可達(dá)可達(dá)5000rmin)，對(duì)金屬，對(duì)金屬進(jìn)行快速磨削加工而切斷金屬。主要用于進(jìn)行快速磨削加工而切斷金屬。主要用于切斷小切斷小截面的管材、棒材和小規(guī)格型材。截面的管材、棒材和小規(guī)格型材。3.2.1 鋼板的剪裁（機(jī)械切割） 剪切剪切 ( (剪裁剪裁) ) 剪切原理剪切原理在專用剪切機(jī)床上，通過在專用剪切機(jī)床上，通過剪刃對(duì)鋼材的剪切部位剪刃對(duì)鋼材的剪切部位施加一定的剪切力施加一定的剪切力，使剪刃壓入鋼材表面，當(dāng)其內(nèi)，使剪刃壓入鋼材表面

4、，當(dāng)其內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力達(dá)到和超過金屬的抗剪強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力達(dá)到和超過金屬的抗剪強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)使金屬產(chǎn)生使金屬產(chǎn)生斷裂和分離斷裂和分離。 剪切特點(diǎn)剪切特點(diǎn)切口光潔平齊質(zhì)量高，操作方便條件好，節(jié)省人切口光潔平齊質(zhì)量高，操作方便條件好，節(jié)省人力效率高。力效率高。 3.2.1 鋼板的剪裁（機(jī)械切割） 常用剪切設(shè)備及其應(yīng)用范圍常用剪切設(shè)備及其應(yīng)用范圍 聯(lián)合沖剪機(jī)屬屬多功能剪床多功能剪床，即可剪，即可剪鋼材，又可剪型材，還可進(jìn)行鋼材，又可剪型材，還可進(jìn)行沖孔。沖孔。圖圖3-173-17。在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中，主要用在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中，主要用于于沖孔和剪切中小型材沖孔和剪切中小型材。 3.2.1 鋼板的剪裁（

5、機(jī)械切割） 圓盤剪切機(jī)圓盤剪切機(jī)（圖（圖3 31818）主要用于剪切主要用于剪切曲線形狀的坯料曲線形狀的坯料和薄而長的板料。和薄而長的板料。 3.2.1 鋼板的剪裁（機(jī)械切割） 振動(dòng)剪床振動(dòng)剪床用于剪切用于剪切4mm以下鋼板的直線或曲線工件以下鋼板的直線或曲線工件(包括包括圓孔圓孔)。圖圖3-193-19。3.2.1 鋼板的剪裁（機(jī)械切割） 龍門式剪切機(jī)龍門式剪切機(jī) （圖（圖3-143-14）3.2.1 鋼板的剪裁（機(jī)械切割）分類分類按刀刃裝配位置不同分：按刀刃裝配位置不同分：平口剪板機(jī)平口剪板機(jī)(兩刀刃上下平行兩刀刃上下平行)；斜口剪板機(jī)斜口剪板機(jī)(兩刀刃成一定角度兩刀刃成一定角度)；按傳動(dòng)

6、方式的不同分：按傳動(dòng)方式的不同分：機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)剪板機(jī)剪板機(jī)(10mm); 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)剪板機(jī)剪板機(jī)(10mm)。3.2.1 鋼板的剪裁（機(jī)械切割）說明：說明：這種剪切不是純剪切，伴有彎曲這種剪切不是純剪切，伴有彎曲，在剪斷線近旁，在剪斷線近旁約有約有23mm的區(qū)域內(nèi)因受的區(qū)域內(nèi)因受擠壓而產(chǎn)生變形擠壓而產(chǎn)生變形,出現(xiàn)加出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象。為保證加工質(zhì)量，對(duì)于具有裂紋敏感工硬化現(xiàn)象。為保證加工質(zhì)量，對(duì)于具有裂紋敏感性的材料，該性的材料，該硬化層硬化層應(yīng)予以消除。應(yīng)予以消除。3.2.1 鋼板的剪裁（機(jī)械切割）剪切力的計(jì)算剪切力的計(jì)算斜剪斜剪：式中式中 P剪切力剪切力; S被剪板厚被剪板厚; 上

7、剪刀傾角上剪刀傾角; 鋼板的極限剪應(yīng)力。鋼板的極限剪應(yīng)力。平剪平剪: PS.L.式中式中 L板長。板長。2tanSP3.2.1 鋼板的剪裁（機(jī)械切割）已知剪切力，便可確定剪切板厚。由于材質(zhì)不已知剪切力，便可確定剪切板厚。由于材質(zhì)不同，在同一剪切力下，所剪板厚有所不同，一般同，在同一剪切力下，所剪板厚有所不同，一般不不銹鋼為碳鋼的銹鋼為碳鋼的1/3板厚板厚。 3.2.2熱切割 氣體火焰切割氣體火焰切割 ( (簡稱氣割簡稱氣割) ) 氣割原理氣割原理氣割的實(shí)質(zhì)是金屬在氧中的燃燒過程氣割的實(shí)質(zhì)是金屬在氧中的燃燒過程。它利用可燃它利用可燃?xì)怏w和氧氣混合燃燒形成的氣體和氧氣混合燃燒形成的預(yù)熱火焰預(yù)熱火焰

8、，將被切割金屬，將被切割金屬材料加熱到其材料加熱到其燃燒溫度燃燒溫度，由于很多金屬材料能在氧氣由于很多金屬材料能在氧氣中燃燒并放出大量的熱，被加熱到燃點(diǎn)的金屬材料在中燃燒并放出大量的熱，被加熱到燃點(diǎn)的金屬材料在高速噴射的氧氣流高速噴射的氧氣流作用下，就會(huì)發(fā)生作用下，就會(huì)發(fā)生劇烈燃燒劇烈燃燒，產(chǎn)生，產(chǎn)生氧化物，放出熱量，同時(shí)氧化物熔渣被氧氣流從切口氧化物，放出熱量，同時(shí)氧化物熔渣被氧氣流從切口處吹掉，使金屬分割開來，達(dá)到切割的目的。處吹掉，使金屬分割開來，達(dá)到切割的目的。3.2.2熱切割 氣割過程包括三步：氣割過程包括三步：、火焰預(yù)熱、火焰預(yù)熱使金屬表面達(dá)到燃點(diǎn)；使金屬表面達(dá)到燃點(diǎn)；、噴氧燃燒、

9、噴氧燃燒氧化、放熱氧化、放熱( (上部金屬燃燒放上部金屬燃燒放出的熱量加熱下部金屬到燃點(diǎn)出的熱量加熱下部金屬到燃點(diǎn)) )；、吹除熔渣、吹除熔渣金屬分離。金屬分離。3.2.2熱切割 氣割的特點(diǎn)氣割的特點(diǎn)設(shè)備簡單、使用方便；切割速度快、生產(chǎn)效率設(shè)備簡單、使用方便；切割速度快、生產(chǎn)效率高；成本低、適用范圍廣?？汕懈罡鞣N形狀的金屬高；成本低、適用范圍廣?？汕懈罡鞣N形狀的金屬零件，厚度達(dá)零件，厚度達(dá)1000mm,可切碳鋼、低合金鋼；可用可切碳鋼、低合金鋼；可用于毛坯，于毛坯，亦可用于開坡口或割孔亦可用于開坡口或割孔。3.2.2熱切割 實(shí)現(xiàn)氣割的條件實(shí)現(xiàn)氣割的條件氣割也不是能用于所有金屬的下料，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)氣

10、氣割也不是能用于所有金屬的下料，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)氣割的金屬應(yīng)滿足以下條件：割的金屬應(yīng)滿足以下條件： 金屬的金屬的燃點(diǎn)應(yīng)低于其熔點(diǎn)燃點(diǎn)應(yīng)低于其熔點(diǎn)；(1350-1500)(1350-1500) 燃燒后形成的金屬流動(dòng)性要好，粘度要小；燃燒后形成的金屬流動(dòng)性要好，粘度要?。?金屬燃燒時(shí)應(yīng)能放出大量的熱，以便預(yù)熱下金屬燃燒時(shí)應(yīng)能放出大量的熱，以便預(yù)熱下層金屬是實(shí)現(xiàn)連續(xù)切割的條件；層金屬是實(shí)現(xiàn)連續(xù)切割的條件； 金屬應(yīng)有較低的導(dǎo)熱系數(shù)金屬應(yīng)有較低的導(dǎo)熱系數(shù) 。3.2.2熱切割 根據(jù)上述條件可以看出：根據(jù)上述條件可以看出：a.a.低、中碳鋼和普通低合金鋼可用氣割下料。低、中碳鋼和普通低合金鋼可用氣割下料。但但隨著含

11、碳量的增加，熔點(diǎn)隨著含碳量的增加，熔點(diǎn)，燃點(diǎn)，燃點(diǎn)，切割越，切割越難實(shí)現(xiàn)；隨著含碳量的增加，切割邊緣產(chǎn)生淬火裂難實(shí)現(xiàn)；隨著含碳量的增加，切割邊緣產(chǎn)生淬火裂紋的傾向性增加，所以要切割碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于紋的傾向性增加，所以要切割碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.7的碳鋼，須預(yù)熱的碳鋼，須預(yù)熱400700；當(dāng)碳的質(zhì)量分當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于數(shù)大于1%1.2時(shí)，無法氣割。時(shí)，無法氣割。3.2.2熱切割 b . .鑄鐵含碳量較高，其熔點(diǎn)低于燃點(diǎn)且燃燒時(shí)產(chǎn)鑄鐵含碳量較高，其熔點(diǎn)低于燃點(diǎn)且燃燒時(shí)產(chǎn)生的生的SiO2 流動(dòng)性很差。流動(dòng)性很差。c . .低錳、低鉻鋼可用氣割下料，但應(yīng)注意切口低錳、低鉻鋼可用氣割下料，但應(yīng)注意切口處淬

12、硬傾向。處淬硬傾向。d . .鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于5的鋼、不銹鋼、銅、鋁的鋼、不銹鋼、銅、鋁及其合金通常不采用氣割下料。及其合金通常不采用氣割下料。3.2.2熱切割 氣割用氣體氣割用氣體氣割用氣體可分為氣割用氣體可分為可燃性氣體可燃性氣體和和助燃性氣體助燃性氣體兩類。兩類。可燃性氣體種類很多，如乙炔、氫、天然氣、煤可燃性氣體種類很多，如乙炔、氫、天然氣、煤氣、液化石油氣等。氣、液化石油氣等。氣割時(shí)，究竟選用哪一種要根據(jù)以下因素決定：氣割時(shí)，究竟選用哪一種要根據(jù)以下因素決定： 氣體燃燒熱效率的高低；氣體燃燒熱效率的高低； 經(jīng)濟(jì)性；經(jīng)濟(jì)性； 安全性；安全性； 儲(chǔ)運(yùn)的方便性。儲(chǔ)運(yùn)的方便性。3.2.2熱切割 影響氣割質(zhì)量的主要因素影響氣割質(zhì)量的主要因素 預(yù)熱火焰；預(yù)熱火焰； 切割氧；切割氧； 切割速度；切割速度； 割嘴與工件表面的間距割嘴與工件表面的間距H H； 鋼板初始溫度鋼板初始溫度t t。 3.2.2熱切割 氣割方法與設(shè)備氣割方法與設(shè)備 手工氣割手工氣割（圖（圖3-213-213-223-22）3.2.2熱切割 機(jī)械切割機(jī)械切割小車式直線氣割機(jī)小車式直線氣割機(jī)3.2.2熱切割 機(jī)械切割機(jī)械切割搖臂仿形氣割機(jī)搖臂仿形氣割機(jī)3.2.2熱切割