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1、边缘加工：边缘的切割和开焊接坡口。边缘加工方法：机械切割法：剪切，冲孔，刨边，铣边等。化学切割法：气割。物理切割法：等离子切割，激光切割等。其次节其次节 船体构件的边缘加工船体构件的边缘加工1 1、剪切原理、剪切原理被切割金属受到剪刀赐予的超过材料极限强度的被切割金属受到剪刀赐予的超过材料极限强度的机械剪切力的挤压而发生变形并断裂分别。机械剪切力的挤压而发生变形并断裂分别。机械剪切的过程可分为三个连续发生的阶段：机械剪切的过程可分为三个连续发生的阶段：弹性变形阶段：弹性变形阶段：材料受上、下剪刀作用发生弹性变形；材料受上、下剪刀作用发生弹性变形；塑性变形阶段：塑性变形阶段：上、下剪刀接着作用，
2、应力超过屈服极限并接着上、下剪刀接着作用，应力超过屈服极限并接着上升，直到相当于材料抗剪强度的最大值；上升，直到相当于材料抗剪强度的最大值；一、一、机械剪切机械剪切断裂阶段：随着塑性变形的增加，由于剪刃间有确定间隙使金属纤维弯曲拉伸，沿着滑移面的方向渐渐形成裂隙并快速扩大，直到材料的一部分与另一部分完全脱离。2 2、常用的机械剪切加工机床、常用的机械剪切加工机床 （1 1）斜刃龙门剪床斜刃龙门剪床剪切长直边构件的专用设备。剪切长直边构件的专用设备。工作部分示意图工作部分示意图237580=1.55S刀口间隙 剪刀长度：1.58.3m 剪切过程剪切过程剪床的下剪刀固定，离合器合上，上剪刀做一次下
3、剪动作。剪床的下剪刀固定，离合器合上，上剪刀做一次下剪动作。完完成成一一次次剪剪切切动动作作后后上上剪剪刀刀回回到到原原来来位位置置时时，离离合合器器自自行行脱脱开开，工工作作部部分分停停止止运运动动。这这样样有有充充分分时时间间进进行行下下一一次次剪剪切切的的各各项项准准备备工工作作。同同时时，在在上上剪剪刀刀下下剪剪以以前前，剪剪床床的的压压紧紧装装置置将将板料自动压紧，以免钢板产生移动或翻转。板料自动压紧，以免钢板产生移动或翻转。剪切板厚剪切板厚 最大可达最大可达2050mm。优点优点 剪切长直线时，可获得比较高的精度；剪切长直线时，可获得比较高的精度；加工效率高；经济。加工效率高；经济
4、。（2）压压力力剪剪切切机机常常见见的的剪剪切切与与冲冲孔孔两两用用联联合合机机床床 作用：既可以剪切板材和型材，又可以进行冲孔。剪切刀片有效工作长度：剪切刀片较短，一般在300-600mm范围内。刀片的有效工作长度一般是250-300mm。适用状况：适宜于剪切短直线，也可以剪切较长直线及曲度较小的外弯曲线，但剪切的质量不够志向。两种类型：依据剪刀装置的方向，压力剪分纵向和横向两种。横向式压力剪喉深一般为6001000mm，板材剪切的宽度受到喉深的限制。而纵向式压力剪却无喉深的限制。（3 3）圆盘剪切机）圆盘剪切机 工作部分工作部分剪刀由两个轴线平行或倾斜安装的锥形圆盘组成。剪切时，上刀盘为主
5、动盘，下刀盘为从动盘。适用状况：适用状况：对对于于厚厚度度较较小小，具具有有随随意意曲曲线线边边缘缘的的船船体体构构件件，可可用用圆圆盘盘剪剪切切机机进进行行剪剪切切。由由于于这这种种机机床床操操作作困困难难，劳劳动动强强度度大大，所所以以在在船船体体构构件件的的边边缘缘加加工工中中应应用用较较少少，主主要要用用于于薄薄板板和和有有色色金金属属构构件件的的曲曲线线边缘切割。边缘切割。1 1、气割的原理、气割的原理气割的实质：金属在氧气中燃烧。气割的实质：金属在氧气中燃烧。气割的过程：预热气割的过程：预热燃烧燃烧去渣。去渣。首先用调整好的预热火焰加热金属，首先用调整好的预热火焰加热金属，使割缝起
6、点的使割缝起点的 温度逐步上升，直到达到温度逐步上升，直到达到被割材料的燃点；然后，放出高压的纯氧被割材料的燃点；然后，放出高压的纯氧气流，使金属燃烧气流，使金属燃烧(即猛烈氧化即猛烈氧化)，并将燃，并将燃烧生成的熔渣烧生成的熔渣(金属氧化物金属氧化物)快速吹掉。连快速吹掉。连绵不断地进行上述过程，就能在被割金属绵不断地进行上述过程，就能在被割金属上形成一条光滑的割缝从而将材料分别开上形成一条光滑的割缝从而将材料分别开来。来。二、二、气割气割气割：氧乙炔气割 或 氧丙烷气割2 2、氧炔焰、氧炔焰中性焰中性焰：氧气和乙炔完全燃烧，适合作为预热火焰；氧化焰氧化焰：氧气燃烧不完全，燃烧温度低，对金属
7、产生氧化作用。碳化焰碳化焰：乙炔燃烧不完全，燃烧弯度低，对金属产生渗碳作用。3 3、金属能进行气割的条件、金属能进行气割的条件被割金属的燃点应低于其熔点；被割金属的燃点应低于其熔点；氧化物的熔点应低于金属熔点，并且具有良好的氧化物的熔点应低于金属熔点，并且具有良好的流淌性。流淌性。金属在氧气中燃烧时应能放出较多的热量。金属在氧气中燃烧时应能放出较多的热量。金属的导热率不应过高。金属的导热率不应过高。金属中不应含有使气割过程恶化的杂质。金属中不应含有使气割过程恶化的杂质。4 4、提高气割速度的主要途径提高气割速度的主要途径 提提高高切切割割速速度度是是船船厂厂气气割割技技术术发发展展的的重重要要
8、方方向。向。主要途径：主要途径：强化对切口处的预热；强化对切口处的预热；提高切割氧气流的流速和动量；提高切割氧气流的流速和动量；提高并保持切口区内氧气的纯度。提高并保持切口区内氧气的纯度。这这要要求求：一一方方面面提提高高供供氧氧的的质质量量，一一方方面面改改进进割割嘴嘴的的结结构构。国国内内外外都都从从这这几几方方面面动动身身，研研制制出出一一些些新新型型割割嘴嘴，如如扩扩散散型型割割嘴嘴和和具具有有氧氧气气屏屏的的割割嘴嘴等。等。5 5、船厂常用的气割设备、船厂常用的气割设备 手工气割炬手工气割炬割嘴的运动轨迹由操作者手工限制。事先应在割嘴的运动轨迹由操作者手工限制。事先应在钢板上经号料画
9、出切割线迹，操作者限制割嘴沿切钢板上经号料画出切割线迹，操作者限制割嘴沿切割线迹运动。切割精度主要取决于操作的平稳程度。割线迹运动。切割精度主要取决于操作的平稳程度。半自动气割机半自动气割机组组成成：切切割割部部分分(包包括括割割嘴嘴、气气体体管管路路及及其其调调整整装装置置等等)、动动力力部部分分(行行走走电电动动机机和和减减速速装装置置等等)、协协助助设设备备(直直线线轨轨道道和和割割圆圆圆圆规等规等)。切切割割实实力力：气气割割机机由由电电动动机机驱驱动动，沿沿直直线线轨轨道道作作匀匀速速直直线线运运动动而而实实现现构构件件直直线线边边缘缘的的切切割割。割割嘴嘴可可以以处处于于垂垂直直位
10、位置置，也也可可以以倾倾斜斜确确定定的的角角度度以以便便切切割割出出V型型或或X型型坡坡口口。小小车车的的行行走走速速度度就就是是切切割割速速度度，能能进进行行无无极极调调速速，速速度度范范围围为为50750mmmin，切切割割钢钢板板的的厚厚度度为为5-60mm，切切割割圆圆弧弧的的直直径径为为2002000mm。优优点点：与与自自动动气气割割机机相相比比，它它还还具具有有设设备备简简洁洁、便便于于移移动动、简洁操作、适应性强、投资少、易于扩大施工面等。简洁操作、适应性强、投资少、易于扩大施工面等。门式自动气割机门式自动气割机组成：组成：在两根固定导轨上设置一座坚实的在两根固定导轨上设置一座
11、坚实的“门门”形支架，在支架形支架，在支架上装置一套或数套切割装置。上装置一套或数套切割装置。切割过程：切割过程：由电动机驱动门式支架以确定的速度沿导轨作直线运动由电动机驱动门式支架以确定的速度沿导轨作直线运动(运运动速度等于切割装置的切割速度动速度等于切割装置的切割速度)，切割装置随门式支架的运，切割装置随门式支架的运动而切出一条或数条精度很高的直线割缝。动而切出一条或数条精度很高的直线割缝。切割实力：切割实力：一般，每套切割装置上都装有三个割嘴，除切割平直边缘一般，每套切割装置上都装有三个割嘴，除切割平直边缘外，尚可一次割出外，尚可一次割出V V型、型、X X型、型、K K型、型、Y Y型
12、焊接坡口。型焊接坡口。优点：优点：加工精度高、切割速度快；加工精度高、切割速度快；能将边缘切割和开坡口一次完成。能将边缘切割和开坡口一次完成。光电跟踪自动气割机光电跟踪自动气割机组成：光电跟踪机构，气割执行机构。组成：光电跟踪机构，气割执行机构。工作过程：光电跟踪系统自动跟踪图纸上的线工作过程：光电跟踪系统自动跟踪图纸上的线条；气割执行机构依据确定的比例同步地切割出底条；气割执行机构依据确定的比例同步地切割出底图图(或仿形图或仿形图)上所绘制的船体构件。上所绘制的船体构件。1 1：1 1光电跟踪气割机：其跟踪机构可干脆跟踪光电跟踪气割机：其跟踪机构可干脆跟踪构件底图上的线条，构件底图上的线条，
13、光电跟线切割机：一种小型自动切割机，它能光电跟线切割机：一种小型自动切割机，它能自动跟踪钢板上的线条进行缓曲线零件的切割。自动跟踪钢板上的线条进行缓曲线零件的切割。数控自动气割机数控自动气割机组成：数字限制部分，气割执行部分。组成：数字限制部分，气割执行部分。工作原理：把被切割构件的图形用图形处理语言工作原理：把被切割构件的图形用图形处理语言编成构件程序，经过通用电子计算机进行处理、计编成构件程序，经过通用电子计算机进行处理、计算和对数控指令进行编码，得到数控切割程序算和对数控指令进行编码，得到数控切割程序(简洁简洁图形也可以手工编程序图形也可以手工编程序)，然后将其录入程序载体，然后将其录入
14、程序载体(纸带、磁盘等纸带、磁盘等)，再输入到数字限制装置中，以限，再输入到数字限制装置中，以限制气割执行机构进行切割。制气割执行机构进行切割。切割实力：切割实力：执行部分的机架上安装有一套或数套切割装置。执行部分的机架上安装有一套或数套切割装置。割炬在限制装置的限制下，除了能作平面移动外，割炬在限制装置的限制下，除了能作平面移动外，还有自动升降和旋转等功能。还有自动升降和旋转等功能。能切割不同厚度和随意形态的构件；能切割不同厚度和随意形态的构件；若切割装置为多割嘴割炬组，则可切割焊接坡口；若切割装置为多割嘴割炬组，则可切割焊接坡口；若配置有划线装置，则还能在钢板上划安装线、若配置有划线装置，
15、则还能在钢板上划安装线、加工线等。加工线等。数控气割的优点：数控气割的优点：依据依据CAM供应的资料干脆进行切割，可实现放样、供应的资料干脆进行切割，可实现放样、切割过程自动化；切割过程自动化；切割精度高，其误差可限制在切割精度高，其误差可限制在0.5mm以下，运用磁以下，运用磁盘能长盘能长 期保存精确的数据；期保存精确的数据；切割效率较之光电跟踪气割机高切割效率较之光电跟踪气割机高15%以上；以上；可省去号料工序，不仅可以节约劳动力，改善劳动可省去号料工序，不仅可以节约劳动力，改善劳动条件，还可消退各工序间的积累误差。条件，还可消退各工序间的积累误差。应当指出，数控气割机必需和计算机协助建应
16、当指出，数控气割机必需和计算机协助建立系统配套运用，否则不能发挥其优越性。立系统配套运用，否则不能发挥其优越性。三、高效能物理切割法三、高效能物理切割法 氧炔气割速度较低、切割范围狭窄，探讨发氧炔气割速度较低、切割范围狭窄，探讨发展高效能物理切割法以提高切割速度、扩大切割展高效能物理切割法以提高切割速度、扩大切割范围。范围。1 1、等离子切割、等离子切割“等离子体等离子体”处于完全电离状态的气体，不再由原子、分子处于完全电离状态的气体，不再由原子、分子构成，而是由带电的离子所组成，但其整体却保持构成，而是由带电的离子所组成，但其整体却保持着电中性。它具有较强的导电实力，能受电场和磁着电中性。它
17、具有较强的导电实力，能受电场和磁场的作用。场的作用。等离子切割原理等离子切割原理运用确定的装置，可获得流速运用确定的装置，可获得流速3003001500m/s1500m/s、温度温度15000150003300033000的高速高温等离子弧及其焰流，的高速高温等离子弧及其焰流，利用它可把割缝处的金属熔化和蒸发并吹离基体，利用它可把割缝处的金属熔化和蒸发并吹离基体，随着割嘴的移动而形成割缝。随着割嘴的移动而形成割缝。等离子等离子发发生装置生装置图图a a）一种典型的等离子切割装置：）一种典型的等离子切割装置：电弧通过喷嘴孔道在钨极和被切金属之间燃烧；电弧通过喷嘴孔道在钨极和被切金属之间燃烧；冷却
18、气体使弧柱产生热收缩效应；冷却气体使弧柱产生热收缩效应；弧柱电流的固有磁场产生磁收缩效应；弧柱电流的固有磁场产生磁收缩效应；两种收缩效应与等离子体内部的热扩散作用达到平衡时，两种收缩效应与等离子体内部的热扩散作用达到平衡时，离子体以相当高的流速和温度从喷嘴孔中喷出；离子体以相当高的流速和温度从喷嘴孔中喷出；高温高速的离子喷射到被切构件上，遇冷便马上复合成高温高速的离子喷射到被切构件上，遇冷便马上复合成原子或分子，并放出能量，使割缝处的温度快速上升而熔化，原子或分子，并放出能量，使割缝处的温度快速上升而熔化，同时，将被溶化的金属冲走。同时，将被溶化的金属冲走。图图b)b)水射流等离子切割装置：水
19、射流等离子切割装置：在割嘴上的弧柱出口处增加了一圈水射流孔，水射流从在割嘴上的弧柱出口处增加了一圈水射流孔，水射流从四周冷却电弧，弧柱被进一步收缩，电弧的能量密度更集中，四周冷却电弧，弧柱被进一步收缩，电弧的能量密度更集中，从而进一步提高切割速度。从而进一步提高切割速度。等离子切割的优点等离子切割的优点热变形较小；热变形较小；切割速度快切割速度快(是氧乙炔切割的是氧乙炔切割的36倍倍)；切割质量好；切割质量好；能切割的材料多（铜、铝、不锈钢和各种高温难熔能切割的材料多（铜、铝、不锈钢和各种高温难熔金属）；金属）；切割成本低。切割成本低。将等离子切割设备装到一般数控切割机上能提高数将等离子切割设
20、备装到一般数控切割机上能提高数控切割效率。控切割效率。2 2、激光切割、激光切割 原理原理激光器发出水平激光束经过激光器发出水平激光束经过45全全反射以及聚焦形成微小的光斑；反射以及聚焦形成微小的光斑；被切割材料受激光光斑的照射产被切割材料受激光光斑的照射产生局部高温生局部高温(高达高达10000以上以上)使材料瞬时熔化或气化；使材料瞬时熔化或气化；确定压力的协助气体将割缝处的确定压力的协助气体将割缝处的熔渣吹除；熔渣吹除；随着割嘴的移动，在材料上形成随着割嘴的移动，在材料上形成割缝，从而使材料被切开。割缝，从而使材料被切开。优点优点速度快，割缝窄速度快，割缝窄(约约0.20.3mm)，热影响
21、区小，热影响区小(宽度宽度约约0.1mm)；割缝边缘垂直度好、光滑度高。割缝边缘垂直度好、光滑度高。应用范围很广（可切割各种高熔点材料、耐热合金应用范围很广（可切割各种高熔点材料、耐热合金等特种金属材料，硅、锗等半导体材料和塑料、等特种金属材料，硅、锗等半导体材料和塑料、橡胶、石英、陶瓷、玻璃等非金属材料）。橡胶、石英、陶瓷、玻璃等非金属材料）。尤其适合薄板的切割。尤其适合薄板的切割。数控激光切割机以其高效率、高质量、高精度的数控激光切割机以其高效率、高质量、高精度的特点，渐渐被国内厂家所相识。但由于其一次性特点，渐渐被国内厂家所相识。但由于其一次性投资太高，尚阻碍着国内船厂应用激光切割工艺投
22、资太高，尚阻碍着国内船厂应用激光切割工艺的进程。的进程。四、气割法加工各种焊接坡口四、气割法加工各种焊接坡口 利用割炬组可以在构件边缘切割的同时加工所要求的焊接坡口。1 1、开、开V V型坡口（用二个割炬）型坡口（用二个割炬）方案方案：所开坡口在板材的正面：所开坡口在板材的正面割炬1：在前，垂直，进行直角切断；割炬2：在后，与加工表面成一倾斜 角，割出所需坡口；间距a：依板厚不同而变，不使熔渣粘着板边的反面。间距b：取决于板的厚度、坡口角度和钝边的大小。方案方案和方案和方案I I比较比较切除金属的体积相同，切除金属的体积相同，方案方案的切割速度稍高的切割速度稍高(因为间距因为间距b b减小了，
23、倾斜割炬的预热比方案减小了，倾斜割炬的预热比方案I I好好)，熔渣相应地削减，而且简洁从板边清除。熔渣相应地削减，而且简洁从板边清除。方案方案的缺点是切割的板厚大于的缺点是切割的板厚大于40mm40mm时，其精度下降。割炬时，其精度下降。割炬2 2倾斜度稍有倾斜度稍有误差即会导致背面坡口角产生较大的误差。误差即会导致背面坡口角产生较大的误差。方案方案：所开坡口在板材的反面：所开坡口在板材的反面割炬布置与方案I基本相同；b值比方案I小得多。2 2、开、开X X型和型和K K型坡口（用三个割炬）型坡口（用三个割炬）用三个割炬切割双面焊接坡口 割炬2在切割过程中倾斜图解 3、气割法加工焊接坡口的优点、气割法加工焊接坡口的优点切割和开坡口一次完成，既简化了船体构件的加切割和开坡口一次完成，既简化了船体构件的加工过程，又提高了工效。工过程，又提高了工效。这种割炬组可干脆安装在半自动气割机、高精度这种割炬组可干脆安装在半自动气割机、高精度门式切割机、光电跟踪气割机和数控气割机等自动、门式切割机、光电跟踪气割机和数控气割机等自动、半自动气割设备上。半自动气割设备上。