---船體構(gòu)件的邊緣加工-課件

1、邊緣加工：邊緣的切割和開焊接坡口。邊緣加工方法機(jī)械切割法：剪切，沖孔， 刨邊， 銑邊等?；瘜W(xué)切割法：氣割。物理切割法：等離子切割，激光切割等。 第二節(jié) 船體構(gòu)件的邊緣加工1、剪切原理被切割金屬受到剪刀給予的超過材料極限強(qiáng)度的機(jī)械剪切力的擠壓而發(fā)生變形并斷裂分離。 機(jī)械剪切的過程可分為三個(gè)連續(xù)發(fā)生的階段：彈性變形階段：材料受上、下剪刀作用發(fā)生彈性變形,材料內(nèi)的應(yīng)力沒有超過屈服極限； 塑性變形階段：上、下剪刀繼續(xù)作用，應(yīng)力超過屈服極限并繼續(xù)上升，直到相當(dāng)于材料抗剪強(qiáng)度的最大值。這時(shí)最大剪切變形從剪刀的刃邊部分開始，變形沿著滑移面發(fā)生一、 機(jī)械剪切斷裂階段：隨著塑性變形的增加，由于剪刃間有一定間隙使

2、金屬纖維彎曲拉伸，沿著滑移面的方向逐漸形成裂隙并迅速擴(kuò)大，直到材料的一部分與另一部分完全脫離。2、常用的機(jī)械剪切加工機(jī)床 （1） 斜刃龍門剪床剪切長直邊構(gòu)件的專用設(shè)備。 工作部分示意圖237580=1.55S剪刀平面之間的間隙 剪刀長度：1.58.3m 剪刀刀口間隙調(diào)整曲線 剪切過程剪床的下剪刀固定，上剪刀由離合器與機(jī)床運(yùn)動(dòng)部分相連。當(dāng)離合器脫開時(shí)，即使機(jī)床飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，上剪刀也不作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。需要剪切時(shí)啟動(dòng)剪切機(jī)構(gòu)，使上剪刀的離合器合上，上剪刀才做一次下剪動(dòng)作。完成一次剪切動(dòng)作后上剪刀回到原來位置時(shí)，離合器自行脫開，工作部分停止運(yùn)動(dòng)。這樣有充分時(shí)間進(jìn)行下一次剪切的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。同時(shí)，在上剪刀下

3、剪以前，剪床的壓緊裝置將板料自動(dòng)壓緊，以免鋼板產(chǎn)生移動(dòng)或翻轉(zhuǎn)。 剪切板厚 最大可達(dá)2050mm。 優(yōu)點(diǎn) 剪切長直線時(shí)，可獲得比較高的精度； 加工效率高；經(jīng)濟(jì)。 （2）壓力剪切機(jī)常見的剪切與沖孔兩用聯(lián)合機(jī)床 作用：既可以剪切板材和型材，又可以進(jìn)行沖孔。 剪切刀片有效工作長度：剪切刀片較短，一般在300-600mm范圍內(nèi)。 刀片的有效工作長度一般是250-300mm。 適用情況：適宜于剪切短直線， 也可以剪切較長直線及曲度較小的外彎曲線，但剪切的質(zhì)量不夠理想。 兩種類型：根據(jù)剪刀裝置的方 向，壓力剪分縱向和橫向兩種。橫 向式壓力剪喉深一般為600 1000mm，板材剪切的寬度受到喉深 的限制。而縱

4、向式壓力剪卻無喉深 的限制。 （3）圓盤剪切機(jī) 工作部分剪刀由兩個(gè)軸線平行或傾斜安裝的錐形圓盤組成。剪切時(shí)，上刀盤為主動(dòng)盤，下刀盤為從動(dòng)盤。 適用情況：對(duì)于厚度較小，具有任意曲線邊緣的船體構(gòu)件，可用圓盤剪切機(jī)進(jìn)行剪切。由于這種機(jī)床操作復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，所以在船體構(gòu)件的邊緣加工中應(yīng)用較少，主要用于薄板和有色金屬構(gòu)件的曲線邊緣切割。 1、氣割的原理氣割的實(shí)質(zhì)：金屬在氧氣中燃燒。氣割的過程：預(yù)熱燃燒去渣。 首先用調(diào)節(jié)好的預(yù)熱火焰加熱金屬，使割縫起點(diǎn)的溫度逐步上升，直到達(dá)到被割材料的燃點(diǎn)；然后，放出高壓的純氧氣流，使金屬燃燒(即劇烈氧化)，并將燃燒生成的熔渣(金屬氧化物)迅速吹掉。連續(xù)不斷地進(jìn)行上述過

5、程，就能在被割金屬上形成一條光潔的割縫從而將材料分離開來。二、 氣割氣割：氧乙炔氣割 或 氧丙烷氣割2、氧炔焰中性焰：氧氣和乙炔完全燃燒，適合作為預(yù)熱火焰；氧化焰：氧氣燃燒不完全，燃燒溫度低，對(duì)金屬產(chǎn)生氧化作用。碳化焰：乙炔燃燒不完全，燃燒溫度低，對(duì)金屬產(chǎn)生滲碳作用。3、金屬能進(jìn)行氣割的條件被割金屬的燃點(diǎn)應(yīng)低于其熔點(diǎn)；氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于金屬熔點(diǎn)，并且具有良好的流動(dòng)性。金屬在氧氣中燃燒時(shí)應(yīng)能放出較多的熱量。金屬的導(dǎo)熱率不應(yīng)過高。金屬中不應(yīng)含有使氣割過程惡化的雜質(zhì)。 4、 提高氣割速度的主要途徑 提高切割速度是船廠氣割技術(shù)發(fā)展的重要方向。 主要途徑： 強(qiáng)化對(duì)切口處的預(yù)熱； 提高切割氧氣流的流速和動(dòng)

6、量； 提高并保持切口區(qū)內(nèi)氧氣的純度。 這要求：一方面提高供氧的質(zhì)量，一方面改進(jìn)割嘴的結(jié)構(gòu)。國內(nèi)外都從這幾方面出發(fā)，研制出一些新型割嘴，如擴(kuò)散型割嘴和具有氧氣屏的割嘴等。5、船廠常用的氣割設(shè)備 手工氣割炬割嘴的運(yùn)動(dòng)軌跡由操作者手工控制。事先應(yīng)在鋼板上經(jīng)號(hào)料畫出切割線跡，操作者控制割嘴沿切割線跡運(yùn)動(dòng)。切割精度主要取決于操作的平穩(wěn)程度。半自動(dòng)氣割機(jī)組成：切割部分(包括割嘴、氣體管路及其調(diào)節(jié)裝置等)、動(dòng)力部分(行走電動(dòng)機(jī)和減速裝置等)、輔助設(shè)備(直線軌道和割圓圓規(guī)等) 。切割能力：氣割機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，沿直線軌道作勻速直線運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)構(gòu)件直線邊緣的切割。割嘴可以處于垂直位置，也可以傾斜一定的角度以便切割出

7、V型或X型坡口。小車的行走速度就是切割速度，速度范圍為50750mmmin，切割鋼板的厚度為5-60mm，切割圓弧的直徑為2002000mm。優(yōu)點(diǎn)：與自動(dòng)氣割機(jī)相比，它還具有設(shè)備簡單、便于移動(dòng)、容易操作、適應(yīng)性強(qiáng)、投資少、易于擴(kuò)大施工面等。 門式自動(dòng)氣割機(jī)組成：在兩根固定導(dǎo)軌上設(shè)置一座堅(jiān)固的“門”形支架，在支架上裝置一套或數(shù)套切割裝置。切割過程：由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)門式支架以一定的速度沿導(dǎo)軌作直線運(yùn)動(dòng)(運(yùn)動(dòng)速度等于切割裝置的切割速度)，切割裝置隨門式支架的運(yùn)動(dòng)而切出一條或數(shù)條精度很高的直線割縫。切割能力：一般，每套切割裝置上都裝有三個(gè)割嘴，除切割平直邊緣外，尚可一次割出V型、X型、K型、Y型焊接坡口。

8、優(yōu)點(diǎn)：加工精度高、切割速度快；能將邊緣切割和開坡口一次完成。 光電跟蹤自動(dòng)氣割機(jī)組成：光電跟蹤機(jī)構(gòu)，氣割執(zhí)行機(jī)構(gòu)。工作過程：光電跟蹤系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤圖紙上的線條；氣割執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照一定的比例同步地切割出底圖(或仿形圖)上所繪制的船體構(gòu)件。1：1光電跟蹤氣割機(jī)：其跟蹤機(jī)構(gòu)可直接跟蹤構(gòu)件底圖上的線條光電跟線切割機(jī)：一種小型自動(dòng)切割機(jī)，它能自動(dòng)跟蹤鋼板上的線條進(jìn)行緩曲線零件的切割。 數(shù)控自動(dòng)氣割機(jī)組成：數(shù)字控制部分，氣割執(zhí)行部分。工作原理：把被切割構(gòu)件的圖形用圖形處理語言編成構(gòu)件程序，經(jīng)過通用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理、計(jì)算和對(duì)數(shù)控指令進(jìn)行編碼，得到數(shù)控切割程序(簡單圖形也可以手工編程序)，然后將其錄入程序載體(

9、紙帶、磁盤等)，再輸入到數(shù)字控制裝置中，以控制氣割執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行切割。切割能力：執(zhí)行部分的機(jī)架上安裝有一套或數(shù)套切割裝置。割炬在控制裝置的控制下，除了能作平面移動(dòng)外，還有自動(dòng)升降和旋轉(zhuǎn)等功能。能切割不同厚度和任意形狀的構(gòu)件；若切割裝置為多割嘴割炬組，則可切割焊接坡口；若配置有劃線裝置，則還能在鋼板上劃安裝線、加工線等。數(shù)控氣割的優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)CAM提供的資料直接進(jìn)行切割，可實(shí)現(xiàn)放樣、切割過程自動(dòng)化；切割精度高，其誤差可控制在0.5mm以下，使用磁盤能長期保存準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；切割效率較之光電跟蹤氣割機(jī)高15%以上；可省去號(hào)料工序，不僅可以節(jié)省勞動(dòng)力，改善勞動(dòng)條件，還可消除各工序間的積累誤差。 應(yīng)當(dāng)指出，數(shù)

10、控氣割機(jī)必須和計(jì)算機(jī)輔助建造系統(tǒng)配套使用，否則不能發(fā)揮其優(yōu)越性。三、高效能物理切割法 氧炔氣割速度較低、切割范圍狹窄，研究發(fā)展高效能物理切割法以提高切割速度、擴(kuò)大切割范圍。1、等離子切割“等離子體” 處于完全電離狀態(tài)的氣體便是所謂的“等離子”。這種已完全電離的氣體不再由原子、分子構(gòu)成，而是由帶電的離子所組成，但其整體卻保持著電中性。它具有較強(qiáng)的導(dǎo)電能力，能受電場和磁場的作用。 等離子切割原理使用一定的裝置，可獲得流速3001500m/s、溫度1500033000的高速高溫等離子弧及其焰流，利用它可把割縫處的金屬熔化和蒸發(fā)并吹離基體，隨著割嘴的移動(dòng)而形成割縫。 等離子切割的優(yōu)點(diǎn)熱變形較?。磺懈钏?/p>

11、度快(是氧乙炔切割的36倍)；切割質(zhì)量好；能切割的材料多（銅、鋁、不銹鋼和各種高溫難熔金屬）；切割成本低。將等離子切割設(shè)備裝到普通數(shù)控切割機(jī)上能提高數(shù)控切割效率。2、激光切割 原理激光器發(fā)出水平激光束經(jīng)過45全反射以及聚焦形成極小的光斑；被切割材料受激光光斑的照射產(chǎn)生局部高溫(高達(dá)10000以上)使材料瞬時(shí)熔化或氣化；一定壓力的輔助氣體將割縫處的熔渣吹除；隨著割嘴的移動(dòng)，在材料上形成割縫，從而使材料被切開。 優(yōu)點(diǎn)速度快，割縫窄(約0.20.3mm)，熱影響區(qū)小(寬度約0.1mm)；割縫邊緣垂直度好、光潔度高。應(yīng)用范圍很廣（可切割各種高熔點(diǎn)材料、耐熱合金等特種金屬材料，硅、鍺等半導(dǎo)體材料和塑料、

12、橡膠、石英、陶瓷、玻璃等非金屬材料）。尤其適合薄板的切割。 數(shù)控激光切割機(jī)以其高效率、高質(zhì)量、高精度的特點(diǎn)，逐漸被國內(nèi)廠家所認(rèn)識(shí)。但由于其一次性投資太高，尚阻礙著國內(nèi)船廠應(yīng)用激光切割工藝的進(jìn)程。 四、氣割法加工各種焊接坡口 利用割炬組可以在構(gòu)件邊緣切割的同時(shí)加工所要求的焊接坡口。 1、開V型坡口（用二個(gè)割炬） 方案：所開坡口在板材的正面割炬1：在前，垂直，進(jìn)行直角切斷；割炬2：在后，與加工表面成一傾斜 角，割出所需坡口；間距a：依板厚不同而變，不使熔渣粘著板邊的反面。間距b：取決于板的厚度、坡口角度和鈍邊的大小。方案和方案I比較切除金屬的體積相同，方案的切割速度稍高(因?yàn)殚g距b減小了，傾斜割炬的預(yù)熱比方案I好)，熔渣相應(yīng)地減少，而且容易從板邊清除。方案的缺點(diǎn)是切割的板厚大于40mm時(shí)，其精度下降。割炬2傾斜度稍有誤差即會(huì)導(dǎo)致背面