《焊接结构制造工艺及实施 第3版》课件 6-4 下料工艺过程及质量要求

目录钢材的下料方法01.机械切割02.热切割03.01钢材的下料方法

下料---将零件或毛坯从原材料上分离下来的工序。机械切割---指材料在常温下利用切割设备进行切割的方法。——锯割、砂轮切割、剪切、冲裁热切割---利用氧乙炔、等离子弧等进行切割的方法。——气割、等离子弧切割、激光切割钢材下料的方法02机械切割1.锯割

应用范围：主要用于管子、型钢、圆钢等的下料。机械锯割（锯床）：分弓锯床、带锯床、圆盘锯床手工锯割：一般用弓形锯，也可采用手工电动锯类别：手工电动锯弓锯床带锯床应用范围：主要用于切割角钢、钢筋、钢管等小截面钢材。操作注意事项：

操作时用底板上夹具夹紧工件，按下手柄使砂轮薄片轻轻接触工件，平稳匀速地进行切割。因切割时有大量火星，需注意要远离木器、油漆等易燃物品。调整夹具的夹紧板角度，可对工件进行有角度切割。当砂轮磨损到一半时，应更换新片。

砂轮切割机结构2.砂轮切割原理：根据砂轮磨削特性，利用高速旋转的薄片砂轮进行切割。3.剪切下料

剪切---利用剪板机将材料接需要剪裁成一定外形的毛料，以作为后续工序冲压成形，边缘加工和焊接的备料。

剪切原理：是通过上下剪刃对材料施加剪切力，使材料发生剪切变形，最后断裂分离。3.剪切下料剪切设备：斜口剪床该刀刃呈倾斜状态，与下刀刃成一个夹角。

剪切时随刀刃的下降，板料的两部分连续地沿宽度方向逐渐分离，剪切力较小，可剪切较宽、较厚的钢板，被剪切的板料易变形。

斜口剪只能剪切直线板料。

平口剪床上下刀片的刃口互相平行，故称为平口剪。特点：上刀刃口与被剪切的板料在整个宽度方向同时接触，板料的整个宽度同时被剪断，剪力较大。适用于剪切宽度较小、厚度较大的钢条。

3.剪切下料剪切设备：圆盘剪床上下剪刀为圆盘状，被剪切的板料靠本身与刀片之间的摩擦力而进入刀片中完成剪切。特点：连续、生产率高，可剪各种曲线，但被剪板料易弯曲变形。

适用于剪薄板的直线或曲线轮廓。龙门剪床主要用于剪切直线，它的刀刃比其它剪切机的刀刃长，能剪较宽的板料，是目前应用最广的剪床龙门剪床Q11-13×2500型号表示方法：毛坯公称尺寸钢板厚度1～23～66～1010～1212～1616～2020～25≤100±0.5±0.5±0.5±0.5±0.5±1.0±1.0＞100～250±0.5±0.8±1.0±1.5±1.8±2.0±2.0＞250～650±1.0±1.0±1.5±1.5±2.0±2.0±2.0＞650～1000±1.0±1.2±1.8±2.0±2.3±2.5±2.5＞1000～1500±1.5±1.5±2.0±2.3±2.5±2.5±3.0＞1500～2000±1.8±1.8±2.3±2.5±2.8±3.0±3.5＞2000～3000±2.0±2.0±2.5±2.8±3.0±3.5±4.0表6-5剪切件尺寸允许偏差单位：mm4.冲裁

冲裁---是冲压工序的一种。利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的一种冲压方法，称为冲裁。用于小型零件的批量生产

。类别落料冲孔冲裁的目的是为了制取一定外形轮廓的工件，被冲下的为所需要部分，而剩余的为废料。冲裁的目的是为了加工一定形状和尺寸的内孔，冲下的为废料，剩余的为所需要的部分。冲孔—落料复合冲裁能在压力机的一次行程对于图中同时完成冲孔和落料l一凸模2一板料3一凹模4一冲床工作台冲裁的原理冲裁的基本原理与剪切相同，只不过是将剪切时的直线刀刃，改变成封闭的圆形或其他形式的刀刃而已。

冲载过程中材料的变形情况及断面状态与剪切时大致相同，板料分离的过程分为三个阶段，即弹性变形、塑性变形和断裂，但由于凹模通常是封闭曲线，因此零件对刃口有一个张紧力，使零件和刃口的受力状态都与剪切不同。曲轴冲床a)外形b)工作原理图1—制动器2一曲轴3一离合器4一大带轮5电动机6一拉杆7一脚踏板8—工作台9一滑块l0一导轨11一连杆冲裁的设备冲裁一般在冲床上进行。常用的冲床有曲轴冲床和偏心冲床两种，两者的工作原理相同，差异主要是工作的主轴不同。03热切割类型：气体火焰气割（气割）、数控切割、等离子弧切割、光电跟踪切割。

1.气割气割原理：气体火焰

钢材的气割是利用气体火焰（称预热火焰）将钢材表面加热到燃点，然后送进高纯度、高流速的切割氧，使钢中的铁在氧氛围中燃烧生成氧化铁熔渣，同时放出大量的热，借助这些燃烧热和熔渣不断加热钢材的下层和切口前缘，使之也达到燃点，直至工件的底部。与此同时，切割氧流把氧化铁熔渣吹掉，从而形成切口将钢材割开。将工件切割处预热到燃点喷出高速切割氧流预热处金属燃烧并放出热量实现切割

气割的实质是被切割的材料在纯氧中燃烧的过程，不是熔化过程。

气割过程：

气割过程包括三步：

①火焰预热──使金属表面达到燃点；②喷氧燃烧──氧化、放热(上部金属燃烧放出的热量加热下部金属到燃点)；③吹除熔渣──金属分离。

气割

金属能顺利气割的条件：能同氧反应并放热这种燃烧热除补偿辐射、导热和排渣等热散失外，还必须保证将切口前缘的金属表层迅速且连续地预热到燃点。生热低，气割不能正常进行。气割低碳钢时所需的热量，金属燃烧产生的热量占70%左右，而预热火焰供给的热量仅占30%左右。金属的燃点应比熔点低气割时金属在固态下燃烧才能保证切口平整。如果燃点高于熔点，金属在燃烧前已经熔化，切口质量很差，严重时切割无法进行。氧化熔渣熔点低于金属熔点氧化物的熔点低于金属的熔点，则生成的氧化物才可能以液体状态从切口被纯氧吹除。否则，氧化物会比液体金属先凝固，而在液体金属表面形成固态薄膜，或粘度大，不易被吹除。而且阻碍下层金属与氧接触，使切割过程发生困难。金属的热导率不能太高如热导率过高，预热火焰热和燃烧反应热会迅速散失，使气割过程不能开始或中途中断。金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少。

在金属材料纯铁、低碳钢、中碳钢和普通低合金钢气割性良好。是气割加工的主要对象。高碳钢、铸铁、高铬钢、铬镍不锈钢等氧化物的熔点均高于材料本身的熔点，铸铁中的硅氧化物粘度很大，所以它们都难以气割。铜及其合金因反应少，而热导率又高，也不可气割。铝虽然氧化反应热很高，但金属氧化物Al2O3的熔点高出其熔点2倍，而且燃点接近熔点，也属于不可气割的金属。2.等离子弧切割

等离子弧切割----利用高温高冲力的等离子弧作为热源，将被切割工件局部熔化，并立即吹除，随着割炬向前移动而形成狭窄切口来完成切割过程的切割方法。国际统称为PAC(PlasmaArcCutting)。切割原理：熔化转移弧适用于金属材料切割.非转移弧既可用于非金属材料切割，也可用于金属材料切割，但由于工件不接电源。电弧挺度差，故能切割的金属材料厚度较小。等离子弧切割原理及特点特点：切割速度快是目前常用的切割方法中切割速度最快的。适应性好由于等离子弧的温度高、能量集中，所以能切割大部分金属材料，如不锈钢、铸铁、铝、镁、铜等。在使用非转移型等离子弧时还能切割非金属材料，如石块、耐火砖、水泥块等。切口质量好等离子弧切割切口窄而平整，产生的热影响区和变形都比较小，所以切割边可直接用于装配焊接。一种高效的自动化切割设备，目前已成为焊接结构生产企业主要的批量生产下料工具。按所切割工件的形式不同，数控切割机可分为板材坐标式数控切割机、型材数控切割机和管材数控切割机等几种。数控切割机3.数控切割利用光电原理，按图样的线条或样板的轮廓进行自动跟踪，同时带动割炬进行仿形切割的一种自动化切割设备。光电跟踪切割机不需要编程和输入大量的数据，可省去制作号料样板和号料所需的材料和工时，而且能同时切割出多个零件。缺点是除了切割平台外，还需配备跟踪平台，切割机的占地面积较大。因此，光电跟踪切割长度和跟踪宽度大多数在2m以下。光电跟踪切割机4.光电跟踪切割

切割原理：利用经聚焦的高功率密度激光束的热能量将被切割工件切口区熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流（这种气体称为辅助气体）吹除熔化物而形成切口。

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