[發(fā)明專利]一種數(shù)控火焰切割鋼板零件尺寸的熱膨脹量控制方法

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• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109465517A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設計）人: 周建俠;劉雨;代志梅
• 申請（專利權）人: 云南昆鋼重型裝備制造集團有限公司
• 主分類號: B23K7/10
• 分類號: B23K7/10;B23K7/00
• 代理公司: 昆明知道專利事務所(特殊普通合伙企業(yè)) 53116
• 代理人: 謝喬良;姜開俠

本發(fā)明公開一種數(shù)控火焰切割鋼板零件尺寸的熱膨脹量控制方法，包括：根據(jù)預切割成型的零件尺寸，計算長短徑比步驟；根據(jù)鋼板的厚度及零件的大小、形狀，預估切割時零件對應鋼板的平均溫度T₁，計算溫度差ΔT=T₁?室溫的計算切割溫差步驟；根據(jù)零件的長短徑比，將長短徑比為1.0～1.3的零件割縫補償K增加單側(cè)熱膨脹補償量△t，將長短徑比不小于1.2～1.3的零件短徑方向割縫補償K₁增加單側(cè)熱膨脹補償量△t₁，而零件長徑方向割縫補償K₂增加單側(cè)熱膨脹補償量△t₂之計算熱膨脹補償量步驟。本發(fā)明根據(jù)零件溫升及長短徑比，對割縫增加相應的熱膨脹補償量，以消除數(shù)控火焰切割的熱膨脹對零件尺寸的不良影響。

技術領域

本發(fā)明屬于數(shù)控火焰切割技術領域，具體涉及一種控制方法簡單、切割零件尺寸偏差小且穩(wěn)定、切割效率高的數(shù)控火焰切割鋼板零件尺寸的熱膨脹量控制方法。

背景技術

火焰切割（Flame Cutting）利用乙炔、丙烷、天然氣等可燃性氣體燃燒產(chǎn)生的高溫來切割鋼板的粗加工方法。在鋼板火焰切割領域，隨著科學技術的發(fā)展，高精度、易控制、高效率的半自動火焰切割和數(shù)控火焰切割得到了廣泛的應用。

但在實際的數(shù)控火焰切割過程中，切割燃點溫度達1100～1150℃，整張鋼板上切割零件有先有后。剛切割時鋼板的溫度接近室溫，但零件的切割速度很快，尤其當零件不是很大時，一個零件切割完成時整塊鋼板還未來得及升溫、熱膨脹；或者雖然有局部的升溫，但膨脹收到周圍室溫狀態(tài)鋼板的約束，此時切割的零件尺寸比較精確。隨著切割零件的增多，熱量的不斷輸入，鋼板溫度不斷升高，熱膨脹量也不斷增大。如果不給割縫補償K增加一定的單側(cè)熱膨脹補償量△t，那么再切割的零件冷卻至室溫測得的尺寸與第一件切割零件測得的尺寸就會有尺寸偏差，且偏差隨著鋼板熱膨脹量的增大而增大，直至趨于平衡（即切割的熱輸入與鋼板的散熱達到一個基本平衡）。這是由于鋼板在不同溫度下產(chǎn)生的熱膨脹量不同，導致了鋼板的體積變化，而對割縫補償K不加以修正（增加熱膨脹補償量△t），則切割軌跡就不會變化，那么切割的零件冷卻后體積就會縮小，尺寸當然就會變小。

此外，在切割過程中，由于對鋼板不均勻的加熱和冷卻，材料內(nèi)部應力的作用將使被切割的零件發(fā)生不同程度的彎曲或移位——即熱變形，具體表現(xiàn)是形狀扭曲和切割尺寸偏差。

目前，對于數(shù)控火焰切割過程中的熱膨脹量導致的尺寸偏差，一般根據(jù)經(jīng)驗在割縫補償K上增加一定的熱膨脹補償量△t，并沒有可行的理論指導。由于各人的經(jīng)驗局限，熱膨脹補償量△t的取值往往導致切割后的零件尺寸偏差較大且不穩(wěn)定，一般需要多次試切并調(diào)整后才能達到預定的精度，不僅切割效率低，而且試切成本較高，對于小批量、高價值板材也不允許多次試切，極大的制約了數(shù)控火焰切割的尺寸精度和生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種控制方法簡單、切割零件尺寸偏差小且穩(wěn)定、切割效率高的數(shù)控火焰切割鋼板零件尺寸的熱膨脹量控制方法。

本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的：包括計算長短徑比、計算切割溫差、計算熱膨脹補償量步驟，具體包括：

A、計算長短徑比：根據(jù)預切割成型的零件尺寸，計算零件的長短徑比；

B、計算切割溫差：根據(jù)鋼板的厚度及零件的大小、形狀，預估切割時零件對應鋼板的平均溫度T₁，然后計算溫度差ΔT=T₁-室溫；

C、計算熱膨脹補償量：根據(jù)零件的長短徑比，將長短徑比為1.0～1.3的零件割縫補償K增加單側(cè)熱膨脹補償量△t，將長短徑比不小于1.2～1.3的零件短徑方向割縫補償K₁增加單側(cè)熱膨脹補償量△t₁，而零件長徑方向割縫補償K₂增加單側(cè)熱膨脹補償量△t₂。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果：