火焰切割质量控制与提升：影响因素分析及成品率提高策略

切割下料是生产的第一道工序，其质量控制对于企业来说尤为重要。由于火焰切割是切割落料的主要形式，控制其生产质量自然会对整个切割落料过程产生重要的积极影响。本文探讨了影响火焰切割质量的因素，并采用技术手段处理和解决几个常见的切割问题。

火焰切割作为我国各大中小企业主要的切割下料生产方式，在生产中仍占有重要地位。当然，它也面临着各种各样的问题。火焰切割已经发展了很多年，数控切割设备也已经成熟，一些相应的工艺方法和实现方法也有了一定的发展。本文结合我厂引进的南京学思自动套料软件XSuperNEST，对火焰切割中影响零件切割质量的因素以及如何提高良品率进行研究。

影响切割设备的因素

目前，市场上已出现激光、等离子、水切割等多种切割方法和设备。切割质量和生产效率均优于火焰切割。但由于火焰切割的成本相对较低，仍然占有重要的地位，火焰切割机仍然是主流设备。

在切割、落料生产过程中，数控火焰切割机的应用越来越广泛。 CNC切割具有编程后不可干预的特点。这一特性使得工人无法在切割过程中对零件进行补偿来修复热变形。受影响的尺寸最终将导致零件尺寸精度的偏差。数控切割机本身的一些因素也会对切割质量产生一定的影响。

影响切割质量的因素如下：

(1)切割气体的选择对于火焰切割机来说，切割气体的选择对切割质量也有很大的影响。目前可用的气体包括乙炔、丙烯、丙烷和MPS。不同的气体具有不同的燃烧特性，因此切割场景也不同。合适的气体选择对于充分发挥气割的优势，实现高效率、低成本的切割具有一定的意义。

乙炔焰具有热量集中、温度高、预热时间短、耗氧量低、切割效率高、构件变形小等特点。适用于切割薄板和引入较短的零件；而丙烷火焰热量分散，温度低，预热时间比乙炔长，切割边缘上边缘光滑平整，下边缘熔渣少，易于清除。其相对成本也较低，因此切割厚板和大型零件比乙炔更经济。丙烯比丙烷具有更高的火焰温度和更短的预热时间。略有增加，且由于外焰热含量高，适合

用于切割厚板的大零件。

(2)氧气浓度、速度、割嘴高度的选择。除了选择合适的气体外，切割氧气压力、切割速度、割嘴高度的设置也是影响火焰切割质量的重要因素。研究表明，在相同氧气压力下，随着氧气浓度的增加，切割时间缩短，需氧量减少；切削速度的选择也尤为重要。如果速度太高，虽然产量高，但容易出现质量缺陷。 ，容易出现“熄火”、切口粗糙、切割机速度太慢、产量低、氧化渣附着、切口表面凹凸不平等问题。经过大量实践经验得出，最佳切割速度应在割嘴上额定速度和上额定速度之间。例如，用5号喷嘴切割40mm钢板，额定速度范围为250~380mm/min，中速为315mm/min，则此区间分为10级，采用6级8、在336.6~358mm/min之间，以340mm/min最佳。割嘴高度的选择也会影响切割质量。如果太低，火焰中心可能接触零件表面，造成割缝塌陷、喷渣堵塞割嘴，甚至回火；如果太高，火焰不能充分加热切口。 ，导致切削能力下降，排渣困难。一般来说

据说火焰中心与工作面最好保持在3~5mm。

(3)切削顺序及引线应用合理的切削顺序有利于钢板受热均匀，内应力相互抵消，从而减少零件的热变形。因此，在切割零件轮廓时，应遵循先内后外、先小后大、先圆后十字、跳越、先繁后简的原则，避免产生位移、变形和变形。零件的尺寸偏差。合理的导程位置和形式有利于零件切口完整、切割稳定，保证轮廓质量。根据实际生产情况，外轮廓的引入位置一般置于轮廓底部的右侧，内轮廓的引线形式应为圆弧形式。

工艺方法优化

即使火焰切割设备的参数设置完毕并调试完毕，也不能保证零件切割无误。零件的形状、板材的厚度、排样材料的位置、切割方法等都可能影响零件的切割质量。下面根据我厂的生产实例进行介绍。

通常火焰切割板材可分为薄板（厚度

中厚板和厚板在切割过程中热变形较小，但由于穿孔容易出现翻渣和割嘴损坏，因此宜预热并在零件切缝边缘开始切割，以减少穿孔。图1所示为传统的边缘预热和切割方法。

图1 常规边缘预热和切割方法

(1)采用“I冲孔”工艺，减少预热和冲孔。常规的边缘预热和切割方法可以在一定程度上解决中厚板的穿孔问题，但这种方法在卸料时需要大量的人工调整。对套料人员素质要求高，对切割机的精度要求高。

在本研究中，XSuperNEST 软件提供了一种新的“I 穿孔流程”来优化切割和穿孔路径。图2显示了优化后的I穿孔边缘预热和切割。 I穿孔边缘预热切割说明： I穿孔切割根据切割件的外轮廓自动找到合适的位置切割下圆孔。下一个零件的导入在此圆孔内进行预热，以达到减少冲孔的目的。

图2 I 穿孔边缘预热及切割方法

(2)采用“连续切削”工艺，提高切削效率。为了提高材料利用率，一般将小零件布置在大零件的内轮廓内。切割路径通常是先切割内轮廓中的零件，然后跳转切割下一个内轮廓。轮廓内的部分最终分别切割成两个内轮廓。这导致切割机多次抬枪、多次打孔，导致切割效率低。

针对上述问题，可采用“连续切割”工艺优化切割路径，减少穿孔和空走道。图3所示为“连续切削”工艺优化后的切削顺序。图3中，连续切割内轮廓中的各个部分，然后连续切割内轮廓引线。这样，只需一台冲床就可以将内轮廓和内轮廓内的零件切割出来，大大提高了切割效率。 。

图3 “连续切削”工艺优化后的切削顺序

(3)采用“剩余切削”工艺，减少零件的热变形。在零件内轮廓切削过程中，会出现内轮廓到外轮廓的实际尺寸与理论尺寸不符的问题。以图4中50mm厚的零件为例：图中标注的理论尺寸均为610mm，但切割后的实际尺寸小3~5mm。这是因为在内轮廓中切削零件会导致热量积聚，当再次切削内轮廓时，热量会增加。当切割零件上方的外轮廓时，热量的影响进一步增大，此时内轮廓没有支点支撑，外轮廓受热并向内挤压，导致零件变形。

图4 零件嵌套图

针对这种情况，可以采用添加“保留切削”技术的方法来解决。如图5所示，在内轮廓周围添加“留切口”，防止内轮廓的框架轮廓与零件分离，起到支撑作用。这种方法可以有效减少切割误差，提高切割精度，但缺点是内轮廓需要打磨。

图5 “留切”工艺优化后的切割路径

(4)采用圆弧引入，减少内圆孔的切削和过烧。传统的引入方法是采用直线切入零件的轮廓，沿轮廓的直边引入，然后沿直边引出。这不适用于导入和导出部分为直线的轮廓。据说不会影响零件起点处的切割质量。然而，在内圆孔的切割过程中，传统的引入方法导致引入轮廓时直接切割，没有平滑过渡，因此轮廓常常会被过度烧伤，影响切割质量，如图6所示。

图6：内圆孔过烧

在研究过程中，XSuperNEST提供了引入圆弧的方式，有效避免了圆弧过烧，使内圆孔光滑平整，提高了零件内圆孔的切削质量。圆弧引入切割方法如图7所示。圆弧与内圆孔相切引入，形成平滑过渡。引出时与引入起点留有间隙，圆弧也顺利引出。我厂对此方法进行了多次验证，确认其真实有效，并已用于实际生产，如图8所示。

图7 引弧切割

图8 使用圆弧引入切割零件

结论

下料和切割作为生产的第一步，对于企业生产至关重要。火焰切割是主流的切割方法，切割质量直接影响生产质量和生产效率。因此，有效控制火焰切割质量对于生产质量的控制非常重要。

影响切割质量的因素有很多。从设备本身来说，使用的气体、切割速度、割嘴高度、切割顺序等都是影响切割质量的因素。只有根据实际生产情况采用合适的参数，才能提高切割质量和零件合格率。另外，根据零件的厚度、轮廓形状等特点，采用相应的切削工艺优化切削路径，可以减少零件生产误差，提高零件切削效率和质量，最终提高企业生产效率。