CN100509245C - 一种细长金属板材的等离子切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种细长金属板材等离子切割方法，该方法包括以下步骤：首先切割细长金属板材的两条长边中间部分的70%-80%的长度，每边分为至少二刀切割完毕，每边后一刀的切割长度是该边前一刀的切割长度的90%-110%，并且完成一刀的切割后，到相对长边进行下一刀的切割；然后分别切割细长板材的两个短边，每个短边和与其相连的两个长边剩余部分由一次走刀完成切割。本发明提供的方法能够有效减少等离子切割细长板材时在单边过于集中的热量，有利于散热，从而解决了两边散热不均匀问题，有效的减小了旁弯量。
Description
一种细长金属板材的等离子切割方法
技术领域
本发明涉及等离子切割方法，尤其涉及采用等离子切割方法切割细长金 属i反材的方法。
背景技术
目前，等离子切割方法作为高速切割铁、不锈钢、铝等板材的加工方法由 于具有速度快、切割面光洁等优点而被广泛应用。但在切割金属板材时，由于 金属受局部高温热源的影响沿切割方向急剧膨胀，而周围母板金属又限制其膨 胀，使切口边缘金属产生庄应力，当应力超过金属屈服强度时，金属发生压缩 塑性变形，冷却后，沿切割方向产生一定的缩短变形，同时内部有一定的残余 应力，这种缩短变形会随着切割先后顺序有不同变化。
当用等离子方法切割细长金属板材时，由于细长;fcl材两边切割的先后顺序 不同，两边缩短量不一样，会使切割件发生旁弯变形。图9所示为现有技术的 细长金属^1材用等离子切割时旁弯变形产生的原因，当沿着A—B—C—D—A 的顺序切割时，BC边受到等离子高温热源的影响，热量在局部迅速集中，不 能及时散去，沿切割方向急剧膨胀，受到母材的抑制而产生压缩，同时在内部 形成了应力；当切割DA边时，由于此时其它的三边已经切割完毕，DA边的散 热效果最差，所以热量集中较BC边大，热膨胀受到的热应力也比BC边大，造 成DA边缩短量大于BC边缩短量从而产生旁弯，图中S即为旁弯量，板材长边 越长，旁弯量越明显。旁弯大大加大了下道工序的工作任务，旁弯量太大时甚 至会无法使用，造成材料的浪费，并严重影响工作效率。 一直期待有更好的能 够解决细长金属板材在用等离子切割时产生旁弯问题的方法。
本发明人经过研究发现，现有技术在用等离子切割细长金属板材时，由于 切割顺序的差异导致了过于集中的热量在两边散热不均匀，从而造成两长边热 胀冷缩的程度不一致而产生了旁弯，如果能减少热量在单边过于集中，并解决 两边均匀散热的问题则可以有效降〗,部高温对热胀冷缩的影响，从而減小细 长板材旁弯的程度。发明内容
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
提供一种细长金属板材等离子切割方法，包括以下步骤：
首先切割细长金属板材的两条长边中每边中间部分的70%—80%的长 度，每边分为至少二次走刀切割完毕，其切割顺序为：完成一次走刀后，到 相对长边进行下一次走刀，并且每边后一次走刀的切割长度是该边前一次走 刀的切割长度的90%—110%;
从长边上尚未切割的剩余部分与母材连接的一个端口处下刀，顺所需切 割板材的边线切割，以一次走刀完成对该侧长边剩余部分和相连短边及与短 边相连的另 一长边剩余部分的切割；
从长边上尚未切割的剩余部分与母材连接的一个端口处下刀，顺所需切 割板材的边线切割，以一次走刀完成对该侧长边剩余部分和相连短边及与短 边相连的另 一长边剩余部分的切割后，完成对板材的切割。
优选的，所述的切割细长金属^1材的两条长边中间部分的70%—80%的 长度时，每边均分为三次走刀共六次走刀切割完毕。
优选的，所述的每边都分为三次走刀共六次走刀切割完毕是按如下方式 完成的，第一次走刀，切割一侧长边三刀中外侧的一刀；第二次走刀，换到 相对长边切割三刀中中间的一刀；第三次走刀，换回第一次走刀所切长边切 割三刀中外侧的另一刀；第四次走刀，换到第二次走刀所在的边切割与第一 次走刀相对应的一刀；第五次走刀，切割第一次走刀所切边三刀中剩下的中 间一刀；第六次走刀，切割第二次走刀所在的长边三刀中剩下的一刀，完成 六次走刀。
优选的，所述每边均分为三次走刀共六次走刀切割完毕时，同一长边的 各刀的走刀方向相同。
优选的，所述同一长边的各刀的走刀方向相同时，相对的两个长边的走 刀方向相反。
优选的，所述第一次走刀所切的长边与母材边缘距离比另一长边与母材 边缘距离近。
优选的，所述细长金属板材是矩形的。优选的，所述细长金属板材可以是铁或铁的合金、或铝板、或铜合金板。
优选的，所述细长金属板材;故在冷却液中，其上表面距离冷却液液面的 距离为30—50mm。
优选的，所述细长金属板材在切割前进行校平的工艺。 相对于现有技术，本发明先对细长金属板材的两个长边采用每边至少分 为两刀并且每刀换边的方式切割，这样可以有效P争低在单个长边过于集中的 热量，有利于散热，因而有效的减小了旁弯量；当以同一长边走刀方向一 致按所述六刀的方式切割并且两个长边走刀方向相反时，前面一刀的结 束点和后面一刀的起始点的距离都大于长边之间的距离，而且分布均 匀，利于散热，第一次走刀、第二次走刀、第三次走刀组成一个三角形， 第四次走刀、第五次走刀、第六次走刀组成一个三角形，这样可以使在 两边的热量均匀散去，从而缩小两边缩短量的差距，有效减小旁弯量。 附图说明
图1是本发明中实施例1的对细长板材等离子切割方法的流程图； 图2是本发明中实施例1的对细长板材等离子切割方法的示意图； 图3是本发明中实施例2的对细长板材等离子切割方法的示意图； 图4是本发明中实施例3的对细长板材等离子切割方法的示意图； 图5是本发明中实施例4的对细长板材等离子切割方法的示意图； 图6是本发明中实施例5的对细长板材等离子切割方法的示意图； 图7是本发明中比较例1的对细长板材等离子切割方法的示意图； 图8是本发明中比较例2的对细长板材等离子切割方法的示意图； 图9是现有技术对细长板材的等离子切割方法及旁弯产生的示意图。 具体实施方式
本发明提供一种对细长板材的等离子切割方法，该方法能够有效解决散 热问题，有效的减小旁弯。B-5/HG70、 B-6/HG70、 t=8/domex700为本发明 中下述实施例和比较例中要切割的三种长度为9m,宽度为lm的矩形细长钢 板，B-5/HG70表示厚度为5mm的HG70型钢板，B-6/HG70表示厚度为6mm 的HG70型钢才反，t=8/domex700表示厚度为8mm的domex700型钢4反，以上三种钢板均为本领域技术人员熟知类型的钢板，本发明中所有实施例和比较 例选用本领域技术人员熟知的等离子切割机作为切割工具。
参看图1和图2，分別为本发明所述等离子切割三种板材的第一实施例 的流程图和示意图，将三种校平后的母材钢^L放在冷却水中，固定并且调平 支撑钢板的平台，母材上表面与液面距离为40mm,箭头表示切割位置和方 向，冷却后分别测量三种钢板旁弯量列于表1。
步骤SIOI，第一次走刀la，为了防止工件移动，选择距离母材边缘较近 的长边，切割起点距离一条短边L2米，走刀距离2.1m。
步骤S102，第二次走刀2a,选择另外一条长边，方向与第一次走刀相反， 切割起点和第一次走刀la起点参考短边的距离为5.7m,走刀距离2.2m;
步骤S103,第三次走刀3a,选择第一次走刀la所切边，切割起点距离 第一次走刀la结束点2,2m,走刀方向与第一次走刀la—致，走刀距离2.3m;
步骤S104,第四次走刀4a，切割起点选择第二次走刀2a结束点，走刀 方向与第二次走刀2a—致，走刀距离2.3111;
步骤S105，第五次走刀5a，切割起点选择第一次走刀la结束点，切完 第一次走刀la与第三次走刀3a中间的距离；
步骤S106,第六次走刀6a，切割起点距离第二次走刀2a起点2.1m,方 向与第二次走刀2a—致，切割距离2.1m;
步骤S107,第七次走刀7a，切割起点选择第三次走刀3a结束点，起刀 方向与第三次走刀3a—致，一刀切完该侧长边剩余部分和与其相连短边以及 与短边相连第二次走刀2a所在长边的剩余部分，结束点与第六次走刀6a起 点相连；
步骤S108,第八次走刀8a，切割起点选择第四次走刀4a结束点， 一刀 切完该侧长边剩余部分和与其相连短边以及与短边相连第一次走刀la所在 长边的剩余部分，结束点与第一次走刀la起点相连，完成对钢板的切割。
本发明所述细长板材指本领域人员熟知的相对两个长边中短边的长度是 这两个长边距离的至少7倍的多变形，如长宽比不小于8的矩形，但不限于 矩形，也可以是梯形、平行西边形，以及其他本领域人员熟知的细长板材，优选的，细长^1材是矩形的。
本发明所述细长板材可以是铁或铁的合金，如各种碳钢板、不锈钢板， 也可以是其他有色金属及其合金如铝板、铜合金板等，但不限于此，优选的， 细长板材为钢板。
由于细长板材尤其是金属板材在轧制、冷却过程中不可避免地存在不均
勻的残余内应力，为了尽可能的消除残余内应力，；f反材在切割前进行校平的 工艺，这样可以减小在切割时的变形，校平方法可以采用本领域技术人员熟 知的方法。
考虑到充分散热，将细长板材放在冷却液中切割，冷却液可以是水或者 含7K的冷却液。并且，4反材的上表面距离冷却液液面的距离为30—50mm， 距离太小散热效果不好，距离太大时，不利于切割，优选的，板材的上表面 距离冷却液液面的距离为35mm-45mm。
本实施例对两个长边中间部分釆用每边三刀共六刀的方式切割，两边切 割刀数可以相同，也可以不同，但是为了保证每次完成一刀的切割后都能到 另一边进行下一刀的切割，因此优选两个长边用相同数目的刀数切割。第一 次走刀选择的长边可以有两条， 一条长边距离母材边缘较近，另一条长边距 离母材边缘较远，优选地，第一次走刀所切的长边与母材边缘距离较另外一 长边与母材边缘距离近，这样可以防止细长板材在切割时发生移位。
两个长边切割刀数的数目越大，越有利于散热，但是，空走刀的距离也 变大了，会增加经济上的成本，因此，考虑到效率与速度都要兼顾，优选每 边三刀共六刀切割长边的中间部分。本实施例中，第一次走刀、第三次走刀、 第五次走刀三刀切完所在长边中间部分73%的长度，每两刀切割长度相差不 超过10%,走刀方向一致，第二次走刀、第四次走刀、第六次走刀三刀切完 所在长边中间部分73.3°/。的长度，每两刀切割长度相差不超过10%,走向一 致，第一次走刀所在长边三刀的走向与第二次走刀所在长边三刀的走向相反， 第一次走刀、第二次走刀、第三次走刀组成以第二次走刀为顶角的近似等腰 三角形，第四次走刀、第五次走刀、第六次走刀组成以第四次走刀为顶角的 近似等腰三角形，在这样的切割方式下，可以保证前后相邻两刀方向相反， 并且每次沿板材纵向方向依次切割，不会使板材的一个部分连续受到两次热影响，两个长边受到的热应力比较均匀，而且单个长边可以得到充分的散热， 不会在单个长边集中大量的热量，因此可以有效减小旁弯。
本实施例中的六刀切割顺序可以有多种，每刀走刀方向也可以自由选择， 但以本实施例中六刀的切割顺序和方向为最优，本发明的第二实施例和第三 实施例体现了这种顺序和走刀方向的变化。
参看图3，该图为本发明所述等离子切割三种板材的第二实施例示意图，
将三种校平后的母材钢板放在冷却水中，固定并且调平支撑钢板的平台，母
材上表面与液面距离为38mm,箭头表示切割位置和方向，冷却后分别测量 三种钢板旁弯量列于表l。第一次走刀lb，选择距离母材边缘较近的长边， 切割起点距离一条短边1.2米，走刀距离2.1m;第二次走刀2b,选择另外一 条长边，方向与第一次走刀相反，切割起点和第一次走刀lb起点参考短边的 距离为5.7m，走刀距离2.2m;第三次走刀3b，选择第一次走刀lb所切边， 切割起点距离第一次走刀lb结束点4.5m,走刀方向与第一次走刀lb相反， 走刀距离2.3m;笫四次走刀4b,切割起点与第二次走刀2b起始点相同，走 刀方向与第二次走刀2b相反，走刀距离2.3m;第五次走刀5b，切割起点选 择第一次走刀lb结束点，切完第一次走刀lb与第三次走刀3b中间的距离； 第六次走刀6b,切割起点距离第二次走刀2b结束点2.1m，方向与第二次走 刀2b方向相反，切割距离2.1m;第七次走刀7b,切割起点与第三次走刀3b 起始点相同，起刀方向与第三次走刀3b相反， 一刀切完该侧长边剩余部分和 与其相连短边以及与短边相连第二次走刀2b所在长边的剩余部分，结束点与 第六次走刀6b起点相连；第八次走刀8b，切割起点选择第四次走刀4b结束 点， 一刀切完该侧长边剩余部分和与其相连短边以及与短边相连第一次走刀 lb所在长边的剩余部分，结束点与第一次走刀lb起点相连，完成对钢板的 切割。
参看图4,该图为本发明所述等离子切割三种板材的第三实施例示意图， 将三种校平后的母材钢板放在冷却水中，固定并且调平支撑钢板的平台，母 材上表面与液面距离为42mm，箭头表示切割位置和方向，冷却后分别测量 三种钢板旁弯量列于表l。第一次走刀lc,选择距离母材边缘较近的长边， 切割起点距离一条短边1.2米，沿该侧长边走刀距离2.1m;第二次走刀2c，选择另外一条长边，方向与第一次走刀相反，切割起点和第一次走刀lc起点
参考短边的距离为7.8m,走刀彈离2.1m;第三次走刀3c，选择第一次走刀 lc所切边，切割起点距离第一次走刀lc结束点2.2m，走刀方向与第一次走 刀lc相同，走刀距离2.3m;第四次走刀4c，切割起点选择第二次走刀2c 结束点，走刀方向与第二次走刀2c相同，走刀距离2.2m;第五次走刀5c， 切割起点选择第一次走刀lc结束点，切完第一次走刀lc与第三刀3c中间的 距离；第六次走刀6c，切割起点选择第四刀4c结束点，方向与第二次走刀 2c—致，切割距离2,3m;第七次走刀7c,切割起点选择第三次走刀3c结束 点，起刀方向与第三次走刀3c相.同， 一刀切完该侧长边剩余部分和与其相连 短边以及与短边相连第二次走刀2c所在长边的剩余部分，结束点与第二次走 刀2c起点相连；第八次走刀8c,切割起点选择第六次走刀6c结束点， 一刀 切完该侧长边剩余部分和与其相连短边以及与短边相连第一次走刀lc所在 长边的剩余部分，结束点与第一次走刀lc起点相连，完成对钢板的切割。
参看图5，该图为本发明所述等离子切割三种板材的第四实施例示意图， 将三种校平后的母材钢板放在冷却水中，固定并且调平支撑钢板的平台，母 材上表面与液面距离为42mm，箭头表示切割位置和方向，冷却后分别测量 三种钢板旁弯量列于表l。第一次走刀ld，选择距离母材边缘较近的长边， 切割起点距离一条短边1.2米，走刀距离3.2m;第二次走刀2d,选择另外一 条长边，方向与第一次走刀ld相同，切割起点和第一次走刀ld起点参考短 边的距离为4.6m,走刀距离3.2m;第三次走刀3d,选择第一次走刀ld所切 长边，切割起点距离第一次走刀ld结束点3.4m,方向与第一次走刀相反， 走刀距离3.4m;第四次走刀4d,选择第二次走刀2d起始点作为起始点，方 向与第二次走刀2d相反，走刀距离3.4m;第五次走刀5c,选择和第三次走刀相 同的起始点，走刀方向与第三次走刀3d方向相反， 一刀完成该侧剩余部分和 相连短边及与短边相连另一长边剩余部分的切割；第六次走刀6d，选择第4 刀4d结束点作为起始点，走刀方向和第四次走刀4d方向相同， 一刀完成该 侧长边剩余部分及其相连短边及与短边相连第一次走刀ld所在长边剩余部 分的切割，结束点为第一次走刀ld开始点，完成对钢板的切割。
按照本发明的方法，参看图6,该图为本发明所述等离子切割三种^1材的第五实施例示意图， 将三种校平后的母材钢板放在冷却水中，固定并且调平支撑钢板的平台，母
材上表面与液面距离为45mm,箭头表示切割位置和方向，冷却后分别测量 三种钢板旁弯量列于表l。第一次走刀le，选择距离母材边缘较近的长边， 切割起点距离一条短边1.2米，走刀距离2.2m;第二次走刀2e，选择另外一 条长边，方向与第一次走刀le相同，切割起点和第一次走刀le起点参考短 边的距离为4.4m,走刀距离3.4m;第三次走刀3e,选择第一次走刀le所切 边，切割起点距离第一次走刀le结束点2.1m,走刀方向与第一次走刀le — 致，走刀距离2.3m;第四次走刀4e,选择和第二次走刀2e相同的起始点， 走刀方向与第二次走刀2e方向相反，走刀距离3.2m;第五次走刀5e,切割 起点选择第一次走刀le结束点，切完第一次走刀le与第三次走刀3e中间的 距离；第六次走刀6e，选择和第三次走刀相同的起始点，走刀方向与第一次 走刀方向相同， 一刀切完该侧长边剩余部分和相连短边及与短边相连第二次 走刀所切长边剩余部分；第七次走刀7e,切割起点选择第四次走刀4e结束 点，起刀方向与第四次走刀4e方向相同， 一刀切完该側长边剩余部分和与其 相连短边以及与短边相连第一次走刀le所在长边的剩余部分，结束点与第一 次走刀le起点相连，完成对钢板的切割。
参看图7,该图为本发明所述等离子切割三种板材的第一比较例示意图， 将三种校平后的母材钢板放在冷却水中，固定并且调平支撑钢板的平台，母 材上表面与液面距离为43mm,箭头表示切割位置和方向，冷却后分别测量 三种钢板旁弯量，结果列于表l。第一次走刀lf，选择距离母材边缘较近的 长边，切割起点距离一条短边距离1.5m,切割长^巨离6m;第二次走刀2f, 选择第一次走刀le结束点作为起始点，方向与第一次走刀lf一致， 一刀切 割长边剩余部分和相连的短边以及另一个长边的1.5m的距离；第三次走刀 3f，选择第二次走刀2f结束点作为起始点，切割长边6m;第四次走刀4f， 选择第三次走刀3f结束点作为起始点， 一刀切完剩余部分，完成切割。
参看图8,该图为本发明所述等离子切割三种板材的第二比较例示意图， 将三种校平后的母材钢板放在冷却水中，固定并且调平支撑钢板的平台，母 材上表面与液面距离为38mm，箭头表示切割位置和方向，冷却后分别测量三种旁弯量,结果列于表1。第一次走刀lg,选择距离母材边缘较远的长边的
一端作为起始点，切完相连短边；第二次走刀2g,选择第一次走刀lg结束点作为起始点，切完相连长边；第三次走刀3g,选择第二次走刀2g结束点作为起始点，切完相连短边；第四次走刀4g，选择第三次走刀3g结束点作为起始点，切完长边，完成切割。
表1 9mxlm不同型号板材等离子切割旁弯量
B-5/HG70 B-6/HG70 t=8/domex700
实施例一 2.3mm 2mm 2.5mm
实施例二 2.9mm 2.4mm 2.9mm
实施例三 3.8mm 3.6mm 4.2mm
实施例四 4.8mm 4.2mm 5.3mm
实施例五 4.5mm 3.7mm 4.9mm
比较例一 5mm 4.5mm 5.5mm
比寿支例二 6.5mm 6mm 8mm
以上所述l义是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1、一种细长金属板材的等离子切割方法，其特征在于，包括以下步骤：首先切割细长金属板材的两条长边中每边中间部分的70％—80％的长度，每边分为至少二次走刀切割完毕，其切割顺序为：完成一次走刀后，到相对长边进行下一次走刀，并且每边后一次走刀的长度是该边前一次走刀长度的90％—110％；从长边上尚未切割的剩余部分与母材连接的一个端口处下刀，顺所需切割板材的边线切割，以一次走刀完成对该侧长边剩余部分和相连短边及与短边相连的另一长边剩余部分的切割；从长边上尚未切割的剩余部分与母材连接的一个端口处下刀，顺所需切割板材的边线切割，以一次走刀完成对该侧长边剩余部分和相连短边及与短边相连的另一长边剩余部分的切割后，完成对板材的切割。
2、 按照权利要求1所述的切割方法，其特征在于所述的切割细长金属板 材的两条长边中间部分的70%—80°/。的长度时，每边均分为三次走刀共六次 走刀切割完毕。
3、 按照权利要求2所述的切割方法，其特征在于每边都分为三次走刀共 六次走刀切割完毕是按如下方式完成的，第一次走刀，切割一侧长边三次走 刀中外侧的一刀；第二次走刀，换到相对长边切割三次走刀中中间的一刀； 第三次走刀，换回第一次走刀所切长边切割三次走刀中外侧的另一刀；第四 次走刀，换到第二次走刀所在的边切割与第一次走刀相对应的一刀；第五次 走刀，切割第一次走刀所切边三刀中剩下的中间一刀；第六次走刀，切割第 二次走刀所在的长边三次走刀中剩下的一刀，完成六次走刀。
4、 按照权利要求3所述的切割方法，其特征在于，同一长边各刀的走刀 方向冲目同。
5、 按照权利要求4所述的切割方法，其特征在于，相对的两个长边的走 刀方向相反。
6、 按照权利要求1—5任一项所述的切割方法，其特征在于第一次走刀 所切的长边与母材边缘距离比另 一长边与母材边缘距离近。
7、 按照权利要求l一5任一项所述的切割方法，其特征在子所速细长佥属板材是矩形的。
8、 按照权利要求1—5任一项所述的切割方法，其特征在于，所述细长 金属板材可以是铁或铁的合金、或铝板、或铜合金板。
9、 按照权利要求1—5任一项所述的切割方法，其特征在于，切割时， 所述细长金属^反材放在冷却液中，其上表面距离冷却液液面的距离为 30—50mm。
10、 按照权利要求1-5任一项所述的切割方法，其特征在于，细长金属 板材在切割前进行校平的工艺。
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