第4讲-第3章 零件加工工艺③钢材下料

1、3.2钢材的下料本节主要内容：本节主要内容：3.2.1 机械切割机械切割3.2.2 热切割热切割 气体火焰切割气体火焰切割 等离子弧切割等离子弧切割3.2.3 边缘加工与制孔边缘加工与制孔3.2钢材的下料本讲内容提要：本讲内容提要：1.1.机械切割下料的原理、特点及主要下料设备；机械切割下料的原理、特点及主要下料设备；2.2.气割的原理、特点、实现条件、影响气割的主气割的原理、特点、实现条件、影响气割的主要因素。要因素。3.2.1 钢板的剪裁（机械切割） 锯切锯切锯切锯切是一种以切削的方法将各种型材和一定是一种以切削的方法将各种型材和一定规格的钢板实施切断的加工方法。规格的钢板实施切断的加工方

2、法。锯切的切口平滑、尺寸准确、精度高；但切割速锯切的切口平滑、尺寸准确、精度高；但切割速度慢、效率低，只能切割在一定尺寸范围内较小截度慢、效率低，只能切割在一定尺寸范围内较小截面的面的型材、管材、棒材或板材型材、管材、棒材或板材。所以在结构制造生。所以在结构制造生产中应用较少。锯切又分为：产中应用较少。锯切又分为：有齿锯切有齿锯切；无齿锯无齿锯切切；砂轮锯切砂轮锯切三种方式。三种方式。3.2.1 钢板的剪裁（机械切割）n无齿锯切无齿锯切又称为又称为线切割线切割，它是以，它是以高速旋转高速旋转磨磨擦生热来加热软化金属，同时以强力推进磨削而擦生热来加热软化金属，同时以强力推进磨削而切断金属材料。属

3、于切断金属材料。属于小型型材精密切割小型型材精密切割。n砂轮锯切砂轮锯切用厚为用厚为2.55mm的高强度砂轮片为的高强度砂轮片为切削刃具，高速旋转切削刃具，高速旋转(可达可达5000rmin)，对金属，对金属进行快速磨削加工而切断金属。主要用于进行快速磨削加工而切断金属。主要用于切断小切断小截面的管材、棒材和小规格型材。截面的管材、棒材和小规格型材。3.2.1 钢板的剪裁（机械切割） 剪切剪切 ( (剪裁剪裁) ) 剪切原理剪切原理在专用剪切机床上，通过在专用剪切机床上，通过剪刃对钢材的剪切部位剪刃对钢材的剪切部位施加一定的剪切力施加一定的剪切力，使剪刃压入钢材表面，当其内，使剪刃压入钢材表面

4、，当其内产生的内应力达到和超过金属的抗剪强度时，便会产生的内应力达到和超过金属的抗剪强度时，便会使金属产生使金属产生断裂和分离断裂和分离。 剪切特点剪切特点切口光洁平齐质量高，操作方便条件好，节省人切口光洁平齐质量高，操作方便条件好，节省人力效率高。力效率高。 3.2.1 钢板的剪裁（机械切割） 常用剪切设备及其应用范围常用剪切设备及其应用范围 联合冲剪机属属多功能剪床多功能剪床，即可剪，即可剪钢材，又可剪型材，还可进行钢材，又可剪型材，还可进行冲孔。冲孔。图图3-173-17。在焊接结构生产中，主要用在焊接结构生产中，主要用于于冲孔和剪切中小型材冲孔和剪切中小型材。 3.2.1 钢板的剪裁（

5、机械切割） 圆盘剪切机圆盘剪切机（图（图3 31818）主要用于剪切主要用于剪切曲线形状的坯料曲线形状的坯料和薄而长的板料。和薄而长的板料。 3.2.1 钢板的剪裁（机械切割） 振动剪床振动剪床用于剪切用于剪切4mm以下钢板的直线或曲线工件以下钢板的直线或曲线工件(包括包括圆孔圆孔)。图图3-193-19。3.2.1 钢板的剪裁（机械切割） 龙门式剪切机龙门式剪切机 （图（图3-143-14）3.2.1 钢板的剪裁（机械切割）分类分类按刀刃装配位置不同分：按刀刃装配位置不同分：平口剪板机平口剪板机(两刀刃上下平行两刀刃上下平行)；斜口剪板机斜口剪板机(两刀刃成一定角度两刀刃成一定角度)；按传动

6、方式的不同分：按传动方式的不同分：机械传动机械传动剪板机剪板机(10mm); 液压传动液压传动剪板机剪板机(10mm)。3.2.1 钢板的剪裁（机械切割）说明：说明：这种剪切不是纯剪切，伴有弯曲这种剪切不是纯剪切，伴有弯曲，在剪断线近旁，在剪断线近旁约有约有23mm的区域内因受的区域内因受挤压而产生变形挤压而产生变形,出现加出现加工硬化现象。为保证加工质量，对于具有裂纹敏感工硬化现象。为保证加工质量，对于具有裂纹敏感性的材料，该性的材料，该硬化层硬化层应予以消除。应予以消除。3.2.1 钢板的剪裁（机械切割）剪切力的计算剪切力的计算斜剪斜剪：式中式中 P剪切力剪切力; S被剪板厚被剪板厚; 上

7、剪刀倾角上剪刀倾角; 钢板的极限剪应力。钢板的极限剪应力。平剪平剪: PS.L.式中式中 L板长。板长。2tanSP3.2.1 钢板的剪裁（机械切割）已知剪切力，便可确定剪切板厚。由于材质不已知剪切力，便可确定剪切板厚。由于材质不同，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，一般不不锈钢为碳钢的锈钢为碳钢的1/3板厚板厚。 3.2.2热切割 气体火焰切割气体火焰切割 ( (简称气割简称气割) ) 气割原理气割原理气割的实质是金属在氧中的燃烧过程气割的实质是金属在氧中的燃烧过程。它利用可燃它利用可燃气体和氧气混合燃烧形成的气体和氧气混合燃烧形成的预热火焰预热火焰

8、，将被切割金属，将被切割金属材料加热到其材料加热到其燃烧温度燃烧温度，由于很多金属材料能在氧气由于很多金属材料能在氧气中燃烧并放出大量的热，被加热到燃点的金属材料在中燃烧并放出大量的热，被加热到燃点的金属材料在高速喷射的氧气流高速喷射的氧气流作用下，就会发生作用下，就会发生剧烈燃烧剧烈燃烧，产生，产生氧化物，放出热量，同时氧化物熔渣被氧气流从切口氧化物，放出热量，同时氧化物熔渣被氧气流从切口处吹掉，使金属分割开来，达到切割的目的。处吹掉，使金属分割开来，达到切割的目的。3.2.2热切割 气割过程包括三步：气割过程包括三步：、火焰预热、火焰预热使金属表面达到燃点；使金属表面达到燃点；、喷氧燃烧、

9、喷氧燃烧氧化、放热氧化、放热( (上部金属燃烧放上部金属燃烧放出的热量加热下部金属到燃点出的热量加热下部金属到燃点) )；、吹除熔渣、吹除熔渣金属分离。金属分离。3.2.2热切割 气割的特点气割的特点设备简单、使用方便；切割速度快、生产效率设备简单、使用方便；切割速度快、生产效率高；成本低、适用范围广。可切割各种形状的金属高；成本低、适用范围广。可切割各种形状的金属零件，厚度达零件，厚度达1000mm,可切碳钢、低合金钢；可用可切碳钢、低合金钢；可用于毛坯，于毛坯，亦可用于开坡口或割孔亦可用于开坡口或割孔。3.2.2热切割 实现气割的条件实现气割的条件气割也不是能用于所有金属的下料，因为实现气

10、气割也不是能用于所有金属的下料，因为实现气割的金属应满足以下条件：割的金属应满足以下条件： 金属的金属的燃点应低于其熔点燃点应低于其熔点；(1350-1500)(1350-1500) 燃烧后形成的金属流动性要好，粘度要小；燃烧后形成的金属流动性要好，粘度要小； 金属燃烧时应能放出大量的热，以便预热下金属燃烧时应能放出大量的热，以便预热下层金属是实现连续切割的条件；层金属是实现连续切割的条件； 金属应有较低的导热系数金属应有较低的导热系数 。3.2.2热切割 根据上述条件可以看出：根据上述条件可以看出：a.a.低、中碳钢和普通低合金钢可用气割下料。低、中碳钢和普通低合金钢可用气割下料。但但随着含

11、碳量的增加，熔点随着含碳量的增加，熔点，燃点，燃点，切割越，切割越难实现；随着含碳量的增加，切割边缘产生淬火裂难实现；随着含碳量的增加，切割边缘产生淬火裂纹的倾向性增加，所以要切割碳的质量分数高于纹的倾向性增加，所以要切割碳的质量分数高于0.7的碳钢，须预热的碳钢，须预热400700；当碳的质量分当碳的质量分数大于数大于1%1.2时，无法气割。时，无法气割。3.2.2热切割 b . .铸铁含碳量较高，其熔点低于燃点且燃烧时产铸铁含碳量较高，其熔点低于燃点且燃烧时产生的生的SiO2 流动性很差。流动性很差。c . .低锰、低铬钢可用气割下料，但应注意切口低锰、低铬钢可用气割下料，但应注意切口处淬

12、硬倾向。处淬硬倾向。d . .铬的质量分数大于铬的质量分数大于5的钢、不锈钢、铜、铝的钢、不锈钢、铜、铝及其合金通常不采用气割下料。及其合金通常不采用气割下料。3.2.2热切割 气割用气体气割用气体气割用气体可分为气割用气体可分为可燃性气体可燃性气体和和助燃性气体助燃性气体两类。两类。可燃性气体种类很多，如乙炔、氢、天然气、煤可燃性气体种类很多，如乙炔、氢、天然气、煤气、液化石油气等。气、液化石油气等。气割时，究竟选用哪一种要根据以下因素决定：气割时，究竟选用哪一种要根据以下因素决定： 气体燃烧热效率的高低；气体燃烧热效率的高低； 经济性；经济性； 安全性；安全性； 储运的方便性。储运的方便性。3.2.2热切割 影响气割质量的主要因素影响气割质量的主要因素 预热火焰；预热火焰； 切割氧；切割氧； 切割速度；切割速度； 割嘴与工件表面的间距割嘴与工件表面的间距H H； 钢板初始温度钢板初始温度t t。 3.2.2热切割 气割方法与设备气割方法与设备 手工气割手工气割（图（图3-213-213-223-22）3.2.2热切割 机械切割机械切割小车式直线气割机小车式直线气割机3.2.2热切割 机械切割机械切割摇臂仿形气割机摇臂仿形气割机3.2.2热切割