数控火焰切割机十篇

数控火焰切割机篇1

【关键词】数控切割机；下料件；误差；效率

中图分类号：C35文献标识码： A

1. 数控切割机的市场优势和技术优势

随着数控技术的发展，出于对经济利益和企业效益的追求，人们对切割加工的要求也越来越高，数控切割机在中厚碳钢材质板材下料方面具有很大的优势，虽然数控等离子切割机和数控激光切割机技术已经很成熟，但他们在厚板的切割方面存在着严重的不适应和更多的资金投入，因此数控切割机在市场上仍然占有很大地位。数控切割机的优点是：切割厚度大，切割速效比高；割面垂直度高，割缝质量和尺寸精度高；省去了仿形切割中的样板，节约原材料。

2. 数控切割机下料件的误差分析

数控切割机在下料时产生的误差总体上可以分为钢板的变形误差和加工时的尺寸误差。

（1）钢板的自身的变形误差。从钢板的生产到运输，都存在着一定的外界因素导致钢板产生厚度不均匀和表面不平整的变形，虽然可以经过校平机校平，但必须注重，往往很多不明确的误差都是由于最初的加工流程引起的。

（2）钢板的热变形误差。引起钢板特变形的原因，通过数控切割机的使用总结可以看出主要是由切割流程程序无优化、切割工艺参数设置不当和钢板的支撑面高度不一致三个因素引起的。

（3）违反基本操作规程。数控切割机有着其严格的操作规程，任何违反操作规程的行为都可能会造成在切割过程中下料件的误差。例如在切割前没有检查切割机的工作状态，没有去除钢板表面的污垢和油脂，这看似没有问题的行为，都是心存侥幸的态度的实际表现，并最终影响下料精度。

（4）操作人员的技术水平。数控切割机的操作人员必须经过专业培训，达到相应的技术水平。对火焰的控制水平是产生切割加工误差的最大的原因，包括预热火焰的功率、切割速度和割嘴到加工件的垂直距离等的控制都直接关系到切割下料的精度。

（5）支撑平台和切割机纵横向导轨面的平行度误差。由于在切割过程中，支撑平台经常要经受碰撞和撞击，长时间就会产生一定的平行度误差，这种误差将会造成割嘴和加工件之间距离的变化，影响切割精度和切割面的平面度。

（6）垂直度误差。钢板表面和割嘴的垂直度误差是引起加工件尺寸误差的主要原因，也是数控切割机普遍存在的一个问题。通过总结使用经验，产生钢板表面和割嘴垂直度误差的原因主要有三点，一是在割嘴安装过程中，气割前进方向不垂直于钢板，二是割嘴孔与其中心轴线不同轴，三是割嘴孔的阻塞，引起切割气流发生方向倾斜，产生割嘴和钢板表面垂直度误差。

（7）钢板表面氧化和污垢。钢板在生产到切割加工前，长时间的接触空气很容易在表面产生一层氧化膜，其成分复杂，厚度不一，对切割火焰产生阻挠，引起切割火焰的轻度倾斜。同时表面的油脂和污垢也会在不同程度上对切割火焰产生影响，并最终在切割精度体现出来。

3. 针对误差产生采取的措施

通过数控切割机下料件的误差分析，我们可以采取具有针对性的措施来减少并降低误差以提高切割加工精度。

（1）在下料前，务必核对钢板的规格和表面质量，确保钢板自身的变成误差经过矫平机校平后达到切割下料要求。

（2）针对切割件所编制的切割程序，务必经过过程优化，并详细分析切割流程，减少因为切割程序导致的钢板热变形；为了减少因切割工艺参数设置不当引起的误差，在设置参数应当严格按照要求进行设置，从技术角度实现误差最大控制。

（3）遵守基本操作规程。严格要求操作遵守数控切割机操作规程，既是对操作人员的安全做出保证，也是维护数控切割机的重要措施，同时最重要的是可以减少因为违反操作规程而引起切割误差造成下料精度降低。因此为了保证切割正常和下料精度，必须杜绝这种行为。

（4）加强对操作人员的技术培训。虽然数控切割机属于自动化产品，但其危险性也是存在的，如果操作人员的技术水平不过关，很有可能对操作人员造成人身伤害。同时，技术能力越高，对数控切割下料的掌握越熟练，对切割下料的精度越有技术保障。在切割时，尽可能从边缘开始切割，而不要穿孔切割。采用边缘作为起始点会延长消耗件的寿命，正确的方法是将喷嘴直接对准工件边缘后再启动火焰切割机。在钢板上切割不同尺寸的工件时，应先切割小件，后割大件。

（5）注重平时对数控切割机的维护和保养。保证导轨面的清洁，检查自动调高的性能，尽量减少支撑平台和切割机纵横向导轨面的平行度误差，在使用前让数控切割机保持最佳的状态。

（6）割嘴垂直度检查。割嘴需要经常清理，保证畅通，但在维护时操作人员也只能拆卸割嘴，其余零部件不允许随意拆卸，以保证割嘴垂直度不受影响，在安装时必须严格按照操作说明进行操作，严谨非法安装。同时，也要从割嘴的生产质量上进行源头保证。

（7）钢板的除锈工序。在工艺复杂度和经济效益上，除锈工序往往会被忽视造成切割火焰倾斜。因此，为了保证切割精度，必须注重和增加钢板的除锈工序，这和钢板的校平一样，都是保证切割精度的前提条件。

4. 故障现象：键盘不能够使用

故障检查及维修过程：首先关机重新启动机器，观察是否有报警提示查看是由于软件问题还是人为操作不当而引起的机器不能够正常使用，经查看无报警提示，但切割机仍不能够正常使用，同时排除是软件或是人为操作不当等原因引起的切割机故障。其次按照连接线路依次排查故障原因，查看与键盘动作所有有关的明线可见电气线路、器件是否有损坏、烧坏、线头松动现象，逐一排查故障原因。将所有连接的线缆拔下重新插上检查，仍未发现异常，但是数控火焰切割机仍旧不能正常工作。最后检查键盘本身，慢慢撕开发现，该数控火焰切割机出厂时配备的键盘的电器连接部分是由极细、及易断裂损坏的 作为导线起连接作用，由于长时间的使用，再加上工作环境的影响导致键盘内部线路发生断裂，至使该键盘的上、下键不能正常工作。解决办法是需要更换新的键盘，但是为了不影响车间的正常工作，保障生产任务的顺利进行，笔者暂时先安装一个接口一致的外置键盘使用，但是该外置键盘在操作上不如其出厂时配带的键盘人性化，使用不方便，无法控制鼠标动作，仍需更换原厂键盘。

5. 故障现象：切割出来的铁板走样

正常工作时，切割下来的铁板形状与实际要求不符，出现走样现象。要求切割下来为圆圆不是圆形，切割下来后一半为圆另一半偏方形。要求切割下来为正方形的，切割下来后类似于长方形。实际生产严重走样。

6. 总结

通过分析数控切割机下料的误差，提出了减少误差的措施，这样就可以从各个方面提高数控切割机的使用和加工效率，为企业降低了生产成本，提高了企业的经济效益。

参考文献：

[1]曹遂军，樊军，南红艳.数控切割下料件的误差分析[J].中州煤炭，2003（06）.

数控火焰切割机篇2

论文摘要：火焰切割机是利用燃气和氧气将铸坯快速燃烧，达到切断铸坯的目的，其优点是在线设备轻，一次性投资省，适应铸坯的温度宽；缺点是切割渣不易处理，金属损耗大，但当铸坯较长时，金属损耗则较少。本次课题实际内容主要是针对火焰切割机的电气控制部分进行研究和设计，本文引用电气控制plc原理，通过各种电气元件的选型和 计算 ，以及plc程序的编译，简单的介绍了该火焰切割机电气控制方面的设计过程和设计方法。火焰切割机的电气设计包括plc、变频器、控制变压器、低压电气元件的选型以及step 7的程序编译。

1 绪论

1.1 连续铸钢的概念

连续铸钢是一项把钢水直接浇铸成形的节能新工艺，它具有节省工序、缩短流程，　提高金属收得率，降低能量消耗，生产过程机械化和自动化程度高，钢种扩大，产品　质量高等许多传统模铸技术不可比拟的优点。自从20世纪50年代连续铸钢技术进入 工业 性应用阶段后，不同类型、不同规格的连铸机及其成套设备应运而生。20世纪70年代以后，连铸技术 发展 迅猛，特别是板、方坯连铸机的发展对加速连铸技术替代传统的模铸技术起到了决定性作用。

1.2 连铸比的概念

连铸坯的吨数与总铸坯(锭)的吨数之比叫做连铸比，它是衡量一个国家或一个钢铁工厂生产发展水平的重要标志之一，也是连铸设备、工艺、管理以及和连铸有关的各生产环节发展水平的综合体现。

1.3 国内外连铸技术的发展

1.3.1 国外连铸技术的发展概况

20世纪50年代，连铸开始用于钢铁工业生产。连铸坯产量仅有110万t左右，连铸比约为0.34%

20世纪60年代，弧型连铸机问世，连铸进入了稳步发展时期。年产铸坯能力达4000万t以上，连铸比达5.6%。

20世纪70年代，世界范围的两次能源危机促进了连铸技术大发展，连铸进入了迅猛发展时期。铸坯产量已逾2亿t，连铸比上升为25。8%。

20世纪80年代，连铸进入完全成熟的全盛时期。世界连铸比由1981年的33。8%上升到1990年的64。1%。连铸技术的进步主要表现在对铸坯质量设计和质量控制方面达到了一个新水平。

20世纪90年代以来，近终形连铸受到了实际各过的普遍关注，近终形薄板坯连铸与连扎相结合，形成紧凑式短流程，其发展速度之快，非人们所料及。

1.3.2  我国连铸发展概况

  近几年,我国连铸发展很快。除海南、西藏和宁夏，都有了连铸。2000年，连铸坯产量达到11450万吨，突破一亿吨，位居各国之首。连铸比88.08%,超过了世界连铸比的平均数87.2%。从1996~2000年的五年，连铸坯的产量增加7017万吨，平均年增1403万吨，连铸比比1995（46.48%）增长41.6个百分点 ,平均年增8.32个百分点.这个增速在世界上也是罕见的.2000年,全连铸单位达到130个占有连铸单位的总数165个的78.8%(没有连铸的单位仅12个);高效和较高效连铸机占连铸机总数339台的约50%.在品种质量方面,可以说除个别品种外都能生产并满足质量要求。

进入新世纪,连铸生产发展更快.2001年连铸坯产量达13820万吨,连铸比达92.8%,比2000年猛增2370万吨,增长21%,连铸比增长4.72个百分点。

2002年预计将产连铸坯16500万吨连铸比将达94%左右,全连铸单位将达157个,占当前有连铸的单位总数175的89.7%.2002年预计将新增连铸机60台200流,产能3500万吨以上.到2002年在线连铸机将达444台,产能共19450万吨.预计到2005年连铸机产能将达23500万吨,产量将达21000万吨,连铸比将达97%.现在新建的钢长起步都是全连铸,新建的连铸机基本上都是高效的,而且达产很快。

1.4 今后我国连铸发展要求

1.提高品质.国内市场所需的品种应能自己生产并保证质量,充分满足市场要求,并有利于扩大出口。

2.提高效率.还有近半数的连铸机需要进行高效化改造,已改造的效率需进一步提高,新建连铸机必须高效化且一 步到位,提高近终型连铸的比率,进一步提高效率。

3.提高连铸比.尤其是提高特钢连铸比,　进一步发展全连铸.目前,影响我国连铸比的主要是几个大的钢铁 企业 和一批老的特钢企业，　包钢和攀钢可望于2003或2004年实现全连铸,宝钢可望于2006年实现全连铸,太钢也正在努力。

4.流程最佳化．炉外精炼、铸坯热装、连轧成材，连铸是中间环节和中心环节，力求匹配、衔接最佳化，使　之充分发挥炼钢及轧钢的能力，缩短工艺流程，降低各项消耗，提高劳动生产率，增加 经济 效益。

1.5 连铸机的组成

连铸机主要由钢包运载装置、中间包、中间包运载装置、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却装置、拉坯矫直机、引锭装置、切割装置和铸坯运出装置等部分组成。

图1.1 弧形连铸机

1-钢包转台; 2-中间罐; 3-结晶器; 4-二次冷却及导向装置; 5-结晶器振动装置

6-拉矫机; 7-引锭存放装置; 8-切割装置; 9-铸坯运出装置

1.6 弧形连铸机的生产流程

连续浇注时，钢水罐中的钢液经过中间罐注入水冷铜板结晶器内，结晶器的底部由引锭头承托，使引锭头与结晶器壁密封后便可开始浇注。注入结晶器的钢水受到水冷铜模的强烈冷却，迅速成为具有一定厚度坯壳的铸坯。当钢液浇至规定高度时，开动拉矫机，拉锟夹住引锭杆以一定速度把铸坯连续拉出结晶器。为了防止铸坯坯壳被拉断，并减少结晶器内的拉坯阻力，在浇注过程中，结晶器始终要进行往复振动。铸坯拉出结晶器以后，进入二次喷水冷却区，直到完全凝固。当铸坯拉出拉矫机后，脱去引锭装置，铸坯经过矫直，再经过割机切成定尺长度，由输送锟道运走，这一整个过程是连续进行的。

    铸坯切割装置处于整个连铸装置的末端，也是整个连铸流程的结尾部分，负责把连铸坯按照轧钢机的要求切割成定尺或倍尺长度。铸坯是在连续运行中完成切割，因此切割装置必须与铸坯同步运动。

1.7切割设备的技术要求

1．把被矫直的铸坯，按要求切割成一定长度。

2．铸坯切口应与铸坯长度方向垂直，切面平整，切头不应有大于原铸坯断面的变形。

3．切割能力应适应铸坯温度的变化。

1.8切割设备的类型及特点

1.8.1 种类

小方坯连铸机采用的切割设备种类较多，有电动机械剪，液压剪，火焰切割机等。

1.8.2火焰切割机原理

火焰切割机是利用燃气和氧气将铸坯快速燃烧，达到切断铸坯的目的，其优点是在线设备轻，一次性投资省，适应铸坯的温度宽；缺点是切割渣不易处理，金属损耗大，但当铸坯定尺较长时，金属损耗则较少，因而目前有些中、小企业又趋向建火焰切割机。

1.8.3 火焰切割机的种类

火焰切割机用于小方坯铸机的机型目前有三种：其一自动化程度较高，投资也较大的为全自动化的火焰切割机，切割枪的摆动，切割小车的随动及返回，以及自动计数定尺，都由微机控制。电动或气压做动力源。

另两种近来较流行的经济型的火焰切割机：一种称无动力型火焰切割机，另一种称夹坯型火焰切割机。

（1）无动力型火焰切割机

这种火焰切割机不同于全自动的火焰切割机，除切割小车返回使用液压缸外，其余全无动力源，是靠铸坯带动产生各种动作，当撞头落在锟道线上，铸坯运行一个定尺长度至撞头处，则顶动撞头并带着切割小车前进，切割小车上装切割枪，切割枪的摆动运动来源于摆动机构上有一个导轮，当切割小车被铸坯带动

前进时，此导轮将沿着一个固定的靠模曲线前进，因曲线的起伏使导轮带动切割枪，产生切割摆动运动。定尺撞头的上部装在定尺导杆上，由于定尺不同，撞头在定尺导杆上的位置可以通过调节装置进行调节，导杆的末端有释放导模，当撞头走到导杆末端时，完成尺切割后，撞头将因导模的作用，自动释放抬起。则被切断的铸坯经锟道送出。撞头及切割小车又被液压缸带动返回原处，而撞头落下成等待位置，全部切割过程结束。

该切割机的动力来源是铸坯，铸坯不顶到撞头，则切割小车不会行走，切割枪不会摆动，无法进行切割，显然该机不能进行非定尺的切割，如切头、切尾，或事故切割，这是该机的最大弱点。

（2）夹坯型火焰切割机

为了克服上述切割机的缺点，一种新型的切割机对随动运动作了改进，不用被动的顶坯方式，而改为主动的夹坯随动方式，并用汽缸作动力，解决了不能切头、切尾的问题。

夹坯型火焰切割机，切割机前设置里夹坯锟，夹坯夹头，火焰切割枪的摆动仍是由摆动机构和靠模完成，切割小车返回用液压缸或用气动马达，夹坯夹头杠杆通过转轴，靠汽缸传动，产生夹紧或放松的动作，而气缸的进排气则由工人遥控，或由定尺装置发出信号，显然该机应另配备定尺发信号装置。目前小方坯连铸机采用这种带有主动夹坯机构的火焰切割机日渐增多。

1.8.4 切割枪

割炬又称为切割枪，是火焰切割机的重要部件。切割枪是由枪体和切割嘴组成。而切割嘴是它的核心部件。

外混式切割枪，它形成的火焰焰心为白色长线状，切割嘴可距铸坯50～100mm内切割；外混式切割枪具有铸坯热清理效率高，切缝小，切割枪寿命长等优点。切割枪是用铜合金制造，并通水冷却。

一般当铸坯宽度小于600mm时，用单枪切割；宽度大于600mm的铸坯，用双枪切割。但要求两支切割枪在同一条直线上移动，以防切缝不齐。切割时割枪应能横向运动和升降运动。当铸坯宽大于300mm时，切割枪可以平移，见图a，当坯宽小于300mm时，割枪可做平移或扇形运动，见图b，割枪的扇形运动的一个优点是切割先从铸坯角部开始，使角部得到预热有利于缩短切割时间，同时在板坯切割时先做约 5°的扇形运动，割枪转到垂直位置后，再做快速平移运动，见图c。

 

图1.2 割枪运动

1.8.5 铸坯自动定尺装置

锟子通过气缸与铸坯接触，铸坯带动锟子转动并发出脉冲信号，由计数器按定尺发出信号开始切割。

1.9 切割机的选用

火焰切割机，在线设备简单,一次性投资低，切头比较平整，不受铸坯温度的限制，但金属损耗高,有烟尘和切割渣的污染，需要增加额外的投资。这里选用了夹坯型火焰切割机。

 

图1.3 火焰切割装置

图1.4 夹钳式同步机构简图

1.10 课题关键问题及难点

这次课题关键问题及主要难点有：

1.工作环境温度高,零部件的选用与保护。

2.变频器的参数设置。

3. 电气元件的选用。

4．火焰切割机机械部件与plc控制系统的搭配。

5.电气图主要技术参数的计算。

6.step 7的编程。

2 火焰切割机机械控制

2．1 切割机机架

由轨道和轨道梁、走行和检查平台、横梁和立柱、能介管道和电缆等组成。

1．轨道采用高架形式，每流两根。安装轨道的轨道梁断面为“日”字形，内部通有冷却水，火切机轨道梁公用一个大机架。

2．行和检修平台。平台盖板上部为钢制花纹板，下部为钢板。

3．分布在铸流两侧，为了保证切割操作工有良好的操作视线，横梁采用下置式安放。

4．机能介管道和电缆设置在远离拉矫机一侧，如配置测量辊装置空气管和电缆设置靠拉矫机一侧。

2．2 车体

     由下箱体、安装板、上箱体、箱盖和前箱体组成。

1．箱体和上箱体是一个箱形双壁构件，通有冷水，可保护安装在其中的各部件，防止机下铸流热辐射的损害。

2．安装板在上、下箱体之间，火切机的各部件都装在此板上。

3．箱盖在上箱体上方，是一可折的轻型盖子，便于安装和维修。

4．前箱体是单壁箱体，用来保护切割枪、夹钳装置。

2．3 传动装置

两传动火焰切割机的传动装置由三相交流电机、两极蜗轮减速器、齿轮传动副、切割车行走和割枪驱动等部件组成。

1．电机：火焰切割机上，采用8极交流电机加变频器调速，使割枪在起切速度时，电机不会在低频带工作。

2．减速器组件：火焰切割机的减速器是本厂自制件，有两极蜗轮减速。在第一级蜗轮出轴上，装有开式传动齿轮，与带有电磁离合器（a）。在第二级蜗轮出轴上装有电磁离合器（b）。

3．切割车行走：切割车行走由传动部件与车轮组成，车轮安装在水冷箱体两侧，前端两个从动轮，后端两个主动轮，一侧车轮为槽型导向轮，另一侧车轮为平轮。传动部分安装在水冷箱体的中部，通过小车传动电机，带动自动车轮，来完成切割机到沪运动。

4．割枪驱动：火焰切割机的割枪驱动由割枪传动电机来控制。

2．4 同步机构

火焰切割机的同步机构由带阀气缸、上夹臂、旋转轴和夹钳组成，气缸安装在水冷箱体内，通过电磁阀的换向带动上夹臂，再由旋转轴带动安装在前箱体的通有冷却水的夹钳作夹紧和松开动作,来实现对铸坯的夹紧和切割机的同步运行。

工作程序:待机时,电磁阀失电,夹紧松开,处于极限待机位置(最大开口)。当铸坯运行到切割定尺时，气缸换向阀得电，气缸使夹钳夹紧铸坯，同时切割车传动电机失电，切割车即随铸坯同步运行。当切割完毕时，气缸换向阀失电，夹钳松开，气缸缩回至极限待机位置，夹紧极限位置接近开关发讯，机器处于待机位置。

2．5 边缘探测装置

方坯火焰切割机在边缘探测方面作了很大改进。割枪对铸坯边缘的定位是通过夹钳对铸坯的夹紧将割枪边缘（不同的铸坯需要调整在夹紧时夹钳和割枪的相对位置，这样解决了铸坯跑偏时，割枪的预热点偏差大的问题。

工作原理：待机时，切割机传动电机均失电，割枪停留在原位。当铸坯运行到切割定尺时，气缸换向阀得电。夹钳带动割枪，迅速达到铸坯边缘位置，对铸坯进行预热。

2．6  管路

由车间氧气、燃气、压缩空气、冷却水等管道供应的各种介质经过能源介质箱后，通过机外配管、机内配管送到机上各使用点。

1.路。氧气进入能源介质箱，在箱内经过滤器后分成割枪预热氧、切割氧二路，分别减压至设定压力，由电磁阀控制出能源介质箱后，经硬管送至拖链上的软管再接到主、副割枪上，高温区割枪的连接采用不锈钢波纹软管，预热氧管道进入割枪前装有氧气回火防止器。

2.燃气管路。燃气进入能源介质箱，在箱内经过滤器并减压至设定压力，由电磁阀控制出能源介质箱后，经硬管送至拖链上的软管再接到主、副割枪上，高温区割枪的连接采用不锈钢波纹软管。燃气进入割枪前需装有回火防止器。

3.压缩空气灌录。压缩空气进入能源介质箱在箱内经气源三联件（过滤、减压、油雾器）以设定压力出能源介质箱，经硬管送至拖链上的软管后进入机内配管，由换向阀控制进入同步气缸，使夹钳作夹紧与放开动作。

火焰切割机的冷却水进、出水管路如下：

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图 2.1 冷却水进、出水管路示意图

冷却水经机外硬配管、拖链软管引上切割机后，分两路进入割枪、上箱体下箱体和夹钳，然后进入拖链回水管，最后通过机外硬配管系统排放。

另一路由电磁换向阀控制进入长度测量装置气缸，使测量辊作靠拢铸坯与脱离铸坯动作。

2．7  切割车行程控制

切割车行程控制由接近开关与感应片组成。接近开关装在切割机上箱体的水套中，以防在高温状态下的失灵，感应片焊接在机架上。

2．8  长度测量装置

1. 度测量装置为一由气缸推动可摆动的空心轴，空心轴上装有一个表面经特殊硬化处理的测量轮，其摆动支撑座安装在切割机机架上。铸坯到达测量点之前，空心轴应摆动至上位。当上位机发出铸坯到位信号后，气缸推动其摆动至下位，测量轮与铸坯侧面接触，铸坯靠摩擦力通过测量轮带动空心轴旋转。在空心轴上端通过一对开式齿轮传动副连接一个增量式光电编码器。测量轮的周长与脉冲发生器的每转脉冲数是匹配的，通过光电编码器将测量数据反馈到plc中去。冷却水流经测量轮、空心轴后排出。

2.产度测量装置也可以配置红外线热金属探测器，探测器每流一套安装在长度测量机架上，探测器需要一路压缩空气、冷却水出口和出口管路。

3.度测量装置也可选用dc24vp碰锤，碰锤每流一套安装在测量机架上，并与机架绝缘。

2．9 能源介质控制箱

2．9.1 概述

     能源介质控制箱的功能是将用户管道来的各种不同压力的能源介质调整到火焰切割机正常切割所需的工作压力。

本厂提供的能源介质控制箱具有这样的特点：在进口压力波动较大，切割所需的气源流量也很大的情况下，通过具有先进水平的减压阀的调压，使出口气压控制在正常切割所需的工作压力，并持续稳定地供应各种气源。

安装位置：一般安放在离火焰切割机切割区域不太远（10米以内）的两侧。这样既可以使火焰切割机的现场配管长度比较合理，又便于在进行压力调整的时候，操作工可看清割枪的火焰。

结构形式：为立式箱形结构。箱体的前后均可开门，便于维修。箱体的一侧配有电气端子箱（地上接线端子箱），将切割机上所有电控元器件和能源介质箱内电磁阀的接线电缆连接到此端子箱。

2．9.2  简介

（1）箱体。为立式箱形结构。所有的控制元器件及联接管路均可安装在该箱体内，箱体下部为能源介质的进口，上部为能源介质的出口。如用户特殊需要，也可进、出口换向设计。箱体的前后均为双开门，便于维修。箱体的一侧配有一个电气端子箱（地上接线端子箱），将切割机上所有电控元器件和能源介质箱内电磁阀的电缆连接到此端子箱。

（2）阀门类。共有六种类型。

1. 安装在能介箱内各进气总管和分路管道上的球阀。其总管所用型号为q11f-16tg2；分管所用型号为q11f-16tg3/4。

2. 安装在燃气总管上的止回阀。型号为mf，其功能一是防止燃气回火，二是过滤气体种的杂质。

3. 安装在氧气和燃气分管上的减压阀。切割氧减压阀型号为md200；预热氧减压阀型号为re25-hg；燃气减压阀型号为re4pm-g。

4. 安装在氧气和燃气分管上，控制每一路气源开、关的二位二通电磁阀（德国进口件）。

5. 安装在预热氧管和燃气管旁路上的气体调节阀。其型号为dp5。

6. 安装在压缩空气管路上的三联件气源处理装置。其型号为399．293。

（3）管路。分为进气总管和各供气分管。

各种介质的进气总管各一根。其中在氧气和燃气总管上装有过滤器和压力表。

氧气总管在箱体内分成预热氧和切割氧两路然后根据该箱体控制切割枪的数量再分成相应的十路分管。

在每一路预热氧分管上，装有q11f-16tg3/4球阀、md200氧气减压阀和二位二通电磁阀。

在每一路预热氧分管上，装有q11f-16tg3/4球阀、re25-hg预热氧减压阀和二位二通电磁阀，在电磁阀的下部配有一旁路，上装有dp5气体调节阀，供调节割枪点火火焰之用。

燃气总管在箱体内根据该箱体控制切割枪的数量分成相应的五路分管。

在每一路燃气分管上，装有q11f-16tg3/4球阀，re4pm-g燃气减压阀和二位二通电磁阀，在电磁阀的下部也配有一旁路，上装有dp5气体调节阀，供调节割枪点火火焰之用。

2.10  技术参数

1切割参数

铸坯规格

120×120mm--250×250mm

铸坯温度

>600℃

切割定尺

>2.5m

切割区最小行程

2400mm

2运动参数

切割机运行速度

11.0m/min(快进、快退)

2.5m/min（慢进、慢退）

割枪运行速度

0—700mm/min（可调）

割枪正常切割速度

300—450mm/min

3结构参数

轨距

800mm

轮距

750mm

辊道面与轨道面高差

1000mm

割枪行程

300mm

切割枪数

每台1把

4能源介质参数

种类

压力(mpa)

耗量(nm³/h)

备注

氧气

≧1.0

58（每把枪）

纯度

燃气：

4—6（每把枪）

热值>57458kj/nm³

①乙炔

0.07—0.10

35--40（每把枪）

热值>16800kj/nm³

②焦炉煤气

0.25—0.50

9—11（每把枪）

热值>95900kj/nm³

③高能气

0.05—0.07

3（每台车）

热值>94100kj/nm³

④石油液化气

0.05—0.07

10（每台车）

无油污杂质

压缩空气

0.40—0.60

6（每台车）

工业净化水

冷却水

0.60—0.80

3  电气控制的设计

火焰切割机电气设计要求包括六流火焰切割机的供配电设计，传动设计和控制操作功能设计。

3.1 电气控制工艺要求

3.1.1 控制设备

火机行走传动电机（～380v交流变频控制快慢调速，0.37kw）另带dc24v失电制动器、火切机割枪摆动传动电机（～380v交流变频控制快慢调速，0.25kw）、同步夹紧臂电磁阀、预热氧电磁阀、切割氧电磁阀、燃气电磁阀、小车行程开关（原位、前位、pnp二线制）、切枪限位接近开关（原位、终位、pnp二线制）、夹紧臂原位限位开关（pnp二线制）。

3.1.2 操作控制

（1） 手动位

小车前进：传动电机制动器释放火切机传动电机正转小车前进指示灯亮 碰到小车前位限位 火切机传动电机停转、小车前进指示灯灭。

小车后退：传动电机制动器释放火切机传动电机反转小车后退指示灯亮 碰到小车原位限位 火切机传动电机停转小车后退指示灯灭,小车停止运行。

小车停止：火切机传动电机停止。

切割枪快进（切割速进）：火切机传动电机快速（以切割速度前进，调节操作台上的调速电位器改变切割速度）运转 切割枪快进（切割速进）指示灯亮 碰到割枪终位限位 火切机传动电机停转，切割枪快进（切割速进）指示灯灭。

切割枪停止：火切机传动电机停转，割枪停止运行。

切割枪退回：传动电机反转。

切割枪夹紧：切枪夹紧臂电磁阀得电，切割枪夹紧指示灯亮。

切割枪松开：切枪夹紧臂电磁阀失电，切割枪夹紧指示灯灭。

预热火焰开：预热氧电磁阀得电，燃气电磁阀得电，预热火焰开指示灯亮。

预热火焰关：预热氧电磁阀失电，燃气电磁阀失电，预热关火焰关指示灯亮。

切割火焰开：切割氧电磁阀得电，燃气电磁阀得电，切割火焰开指示灯亮。

切割火焰关：切割氧电磁阀失电，燃气电磁阀失电，切割火焰关指示灯亮。

（2）自动位

定尺装置发出切割指令或手动切割指令 切枪夹紧臂电磁阀得电、切割枪夹紧，预热氧电磁阀得电、燃气电磁阀得电，预热火焰打开 经延时6秒 切割氧电磁阀得电（切割火焰打开，割枪传动电机以切割速度正转（调节操作台上的调速电位器改变切割速度）），切割枪向前运行。碰到割枪终位限位 切枪夹紧电磁阀失电（切割枪松开）割枪传动电机停转、切割氧电磁阀失电、预热氧电磁阀失电、燃气电磁阀失电（切割火焰关闭） 割枪传动电机反转、割枪返回原位 经延时3秒小车传动电机快速反转，小车向后退行 碰到小车原位限位小车传动电机停转、小车停止运行。

3.1.3  电气设计中应注意的问题

（1）    尽量减少电气线路的电源种类。

（2）    尽量减少电气元件的品种、规格、数量。

（3）    合理安排触点位置。

（4）    尽可能减少通电电器的数量。

（5）    正确联接电路的线圈。

（6）    防止出现寄生电路。

（7）    设计控制电路时应考虑各种连锁关系以及电气系统中具有的各种电气保护措施，如过载、短路、欠压零压、限位超程保护等。同时还要考虑信号指示，故障检测及报警等。

3.2  电气传动方式的选择

电气传动形式的选择是电气设计的主要内容之一，也是以后各部分设计内容的基础和先决条件。一个电气传动系统一般由电动机、电源装置及控制装置三部分组成，电源装置和控制装置紧密相关，一般放在一起考虑，三部分各自有多种设备或线路可供选择，设计时应根据生产机械的负载特性、工艺要求及环境条件和工程技术条件选择电气传动方案。它是由工程技术条件来确定的。

在交流电动机能满足生产需要的场合都应采用交流电动机。具体应考虑以下几点。

（1） 需调速的机械，包括长期工作制、短时工作制和重复短时工作制机械，应采用交流电动机。仅在某些操作特别频繁、交流电动机在发热和制动特性不能满足要求时，才考虑直流电动机，只需几级固定速度的机械可采用多速交流电动机。

（2）需要调速的机械，宜采用交流电动机。目前交流调速装置的性能、转矩响应时间与成本已能和直流调速装置竞争，越来越多的直流调速应用领域已采用通用变频器控制。

（3）在环境恶劣场合，例如高温、多尘、多水气、易燃、易爆等场合，宜采用交流电动机。

（4）电动机的结构型式应当适应机械结构的要求，再考虑到现场环境、可选用防护式、封闭式、防腐式、防爆式以及变频器专用电动机等结构型式。

3.2.1 电动机的启动

直接启动

直接起动就是直接加额定电压起动，也叫全压起动。这是一种简单的起动方法，不需要复杂的起动设备，但起动电流大，一般可达额定电流的4～7倍。所以只适用于小容量电动机的起动。

这里所指的“小容量”，不仅取决于电动机本身容量的大小，而且还与供电电源的容量有关。电源容量越大允许直接起动的电动机容量也就越大。电源允许的起动电流倍数可用下面的经验公式估算

ist/in=3/4+电源总容量（kva）/4电动机容量（kw）

式中：ist为电源允许的起动电流；in为电动机定子额定电流。

只有当电动机的起动电流倍数小于或等于电源允许的起动电流倍数时，才允许采用直接起动的方法。

3.2.2  电动机的制动

当电动机定子饶组断电后，由于惯性作用，电动机不能马上停止运转。而很多生产机械，如起吊重物的行车，机床上需要迅速停车、准确定位的机构等，都要求电动机断电后立即停转。这就要求对电动机进行制动，强迫其立即停车。常用的制动方式有机械制动和电气制动。

（1）机械制动

所谓机械制动就是利用机械装置使电动机断电后立即停转。目前使用较多的机械制动装置是电磁抱闸，它的主要工作部分是电磁铁和闸瓦制动器。电磁铁由电磁线圈、静铁心、衔铁组成；闸瓦制动器由闸瓦、闸轮、弹簧、杠杆等组成。其中闸轮与电动机转轴相连，闸瓦对闸轮制动力矩的大小可通过调整弹簧弹力来改变。

采用电磁抱闸制动的优点是通电时制动装置松开，断电时它能起制动作用，适用于要求断电时能进行制动的生产机械和其他机械装置。

（2）电气制动

所谓电气制动，就是电动机需要制动时，通过电路的转换或改变供电条件使其产生与实际运转方向相反的电磁转矩—制动力矩，迫使电动机迅速停止转动的制动方式。

3.2.3  电动机的选择

小车因为对起动制动位置精度要求较高，固选用带有机械制动器的电动机。割枪选用电气制动。

表3-1 交流电动机的电流 计算 公式

分类

额定功率（kw）

估算电流（a）

备注

计算公式

单相电动机

1

8

cosφ以0.75计算

η以0.75计算

三相电动机

1

2

cosφ以0.85计算

η以0.85计算

注：（1）计算公式中，如无功率因数cosφ,效率η的数据时；单像电动机均以0.75计算；三相电动机以0.85计算。

（2）电动机功率如以马力hp表示时，与千瓦kw的折算关系为：1hp=0.746kw。

3.2.4  电动机电流的估算

y802-8：

0.25kw×2=0.5 a

yej7124：

       0.37kw×2=0.74a

表3-2电动机参数

型号

额定功率

电压

额定电流

割枪电动机

y802-8

0.25kw

380v

0.5a

小车电动机

yej7124

0.37kw

380v

0.74a

3.3  电动机的调速控制

异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的，在调速中从高速到低速都可以保持较小的转差率，因而消耗转差功率小，效率高。可以认为，变频调速是异步电动机的唯一最为合理的调速方法。随着电力 电子 技术和微机应用的不断 发展 ，能够提供一种合乎异步电动机调速要求的变频电源装置，与结构简单的异步电动机组成调速系统，在调速性能上已能和直流电动机调速系统相媲美。

3.3.1变频调速的基本控制方式

异步电动机的同步转速，即旋转磁场的转速为

       

式中  —同步转速（r/min）

      —定子频率（hz）

      —磁极对数。

而异步电动机的轴转速为

          

式中 s—异步电动机的转差率，

改变异步电动机的供电频率，可以改变其同步转速，实现调速运行。

对异步电动机进行调速控制时，希望电动机的主磁通保持额定值不变。磁通太弱，铁心利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩小，电动机的负载能力下降；磁通太强，则处于过励磁状态，使励磁电流过大，这就限制了定子电流的负载分量，为使电动机不过热，负载能力也要下降。异步电动机的气隙磁通（主磁通）是定、转子合成磁动势产生的，下面说明怎样才能使气隙磁通保持恒定。

变频器分为交-交和交-直-交两种形式。交-交变频器可将工频交流直接变换成频率、电压均可控制的交流，又称直接式变频器。而交-直-交变频器则是先把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再把直流电变换成频率、电压均可控制的交流电，它又称为间接式变频器。               

图3.1 变频器示意图

3.3.2  变频器的选择

变频器选择：根据电动机额定电流i，或电动机实际运行中最大电流imax而定，一般令变频器额定电流

  ≥（1.05～1.1）

或               ≥ (1.05～1.1)         

式中   —电流最大有效值

按容量选择，则变频器容量

    （kva）

式中 —电动机额定电压，v；

      —电动机额定电流，a；

     k—安全系数，通常为1.05～1.1

电动机：

y802-8     =0.5a  则  ≥0.55a

          

=1.1*1.732*380*0.55*

=0.4kva

          又1kva=0.8kw      0.4*0.8=0.32kw

yej7124   =0.74a  则 ≥0.814a

=1.1*1.732*380*0.814*

=0.59kva

           0.59*0.8=0.472kw

表3-3环境温度40°c时标准额定数据，安装和尺寸

额定电机功率 （kw）

额定输出电流i2（a）

模块选型

模块尺寸及重量（kg）

200-240v，三相50/60hz

0.37

0.55

0.75

1.1

1.5

2.2

2.2

3.0

4.3

5.9

7.0

9.0

acs143-k75-1

acs143-1k1-1

acs143-1k6-1

acs143-2k1-1

acs143-2k7-1

acs143-4k1-1

a/0.8

a/0.8

b/1.1

c/1.5

c/1.5

d/1.8

380-480，三相50/60hz

0.37

0.55

0.75

1.1

1.5

2.2

0.37

0.55

0.75

1.1

1.2

1.7

2.0

2.8

3.6

4.9

1.2

1.7

2.0

2.8

acs143-k75-3

acs143-1k1-3

acs143-1k6-3

acs143-2k1-3

acs143-2k7-3

acs143-4k1-3

acs143-h75-3

acs143-1h1-3

acs143-1h6-3

acs143-2h1-3

a/0.8

a/0.8

b/1.1

b/1.1

c/1.5

d/1.8

h/0.7

h/0.7

h/0.7

h/0.7

 

由于主电路的电源为工频电源，所以选择380v，三相50/60hz的变频器。

故电动机y802-8取变频器

abb acs143-k75-3  0.37kw  额定输出电流1.2a   模块及重量a/0.8

电动机yej7124 取变频器

abb acs143-1k1-3  0.55kw  额定输出电流1.7a   模块及重量a/0.8

图3.2 宏的设置

3.3.3    变频器的参数设置

表3-4 变频器参数

代码

描述

设置

9902

applic macro（应用宏）

9905

motor nom volt（电机额定电压）

380v

9906

motor nom curr（电机额定电流）

0.5a（割枪）

0.74a（小车）

9908

motor nom speed（电机额定转速）

1440rpm

1105

ext ref1 min（外部给定1低限）

1106

ext pef2 max（外部给定1高限）

50hz

1201

const speed sel（恒速选择）

di 1

1202

const speed 1

1401

relay output 1（继电器输出1）

4

1402

relay output 2继电器输出2

2

3101

nr of trials（复位次数）

5

3102

trial time（复位时间）

5s

3103

delay time（延时时间）

1s

3104

ar overcurrent（ar过流）

1

3105

ar overvoltage（ar过压）

1

3106

ar undervoltage（ar欠压）

1

3107

ar ai<min（ar ai 故障）

1

3.4 电气工艺的确定

小车和割抢冷却水打开（否则电源打开后会自动报警），电源开关开，各置位复位触发器复位，小车制动器得电，自动定尺装置发出切割信号，夹紧臂电磁阀得电，夹紧臂气缸工作，夹紧臂夹紧方坯，火焰切割机随方坯一起前进。预热氧、预热燃气电磁阀开，预热氧、预热燃气管路通，割枪开始预热。预热6秒后，切割氧电磁阀开，切割氧管路通，割枪转为切割火焰。割枪变频器di 1得电，割枪电动机正转。（此时可通过调节操作台上的电位计来调节割枪的切割速度）当割枪碰到割枪前限位时，夹紧臂电磁阀失电，气缸带动夹紧臂回原位，预热氧，预热燃，切割氧电磁阀均失电，各气体管路关闭，同时割枪变频器di1、di2、di3均得电，割枪电动机得电、反转，割枪以设定的恒定速度返回。割枪碰到原位，停3秒，小车变频器di1、di2、di3得电，小车电动机得电、反转，小车以设定的恒速返回，小车碰到原位限位，小车变频器di1、di2、di3失电，小车制动器得电，小车停止在原位，等候下一个切割指令。

另：1.在小车和割枪冷却水没有打开的情况下打开电源，系统会自动报警。

2.为保护火焰切割机，小车设有前限位，当小车碰到前限位时，无论是否切割完毕，夹紧臂电磁阀失电，夹紧臂松开，割枪自动关闭切割火焰返回原位，小车返回原位。

3.各电路均有自动开关保护，当电器电流过载时，自动开关断开，系统失电。

4.各主电路中开关由操作台上按钮连接交流接触器来控制，出现紧急情况，可由人工断开电路。

4 plc的选择

4.1 plc简介

可编程序控制器（plc）是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是近年来发展最迅速应用最广泛的 工业 自动控制装置之一。它以其可靠性高、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易于与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，日益取代由大量继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统继电器-接触器控制系统，在机械、化工、电力、轻工等工业控制领域得到广泛应用。

plc的工作方式

plc是采用循环扫描的工作方式来完成控制的，每个扫描周期分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。

1.输入采样阶段

每个扫描周期开始，控制器首先顺序读入所有输入端的信号状态（0或1），并逐一存入状态寄存器中。输入状态寄存器的位数与输入端子数目对应，因而输入状态寄存器又称为输入镜像寄存器。输入采样结束后，即使输入状态变化，输入状态寄存器的内容也不会发生改变，这些变化只能在下一周期的输入采样阶段才被读入。

2.程序执行阶段

组成plc用户程序的每条指令都有顺序号，在plc中称为步序号。程序是按步序号依次存入存储单元。程序执行期间，地址计数器顺序寻址，依次指向每个存储单元，控制器顺序执行这些指令。对指令指定的输入状态寄存器、输出或内部辅助继电器、定时器、计数器、状态器的状态进行逻辑运算，运算结果通过输出指令存入输出状态寄存器。输出状态寄存器的位数与输出元件数目相对应，所以它又称为输出镜像寄存器。

3.输出刷新阶段

在所有的指令执行完毕后，输出状态寄存器中所有的状态，在输出刷新阶段转存到输出锁存器，驱动输出继电器的线圈，形成plc的实际输出。

在一个周期执行完毕后，地址计数器恢复到初始地址，重复执行上述三个阶段的工作。一个扫描周期一般为20～50ms。

4.2 simatic s7-300 plc

    s7-300是模块化小型plc系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与s7-200 plc比较，s7-300 plc采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在s7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。simatic人机界面（hmi）从s7-300中取得数据，s7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。s7-300操作系统自动地处理数据的传送；cpu的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如：超时，模块更换，等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；s7-300 plc设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能，s7-300 plc可通过编程软件step 7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。s7-300 plc具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接as-i总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（mpi）集成在cpu中，用于同时连接编程器、pc机、人机界面系统及其他simatic s7/m7/c7等自动化控制系统。

图4.1 plc硬件图

1.电源模块   2.后备电池   3.24v dc 连接器   4.模式开关

数控火焰切割机篇3

【关键词】数控火焰切割；切割变形；工艺控制

0 引言

数控火焰切割机是一种使用数控系统控制切割系统，利用氧气加丙烷等燃烧气体对金属材料进行切割的设备。切割过程利用气体火焰将金属材料加热到燃点，在金属材料燃烧熔化的同时，利用高速氧气流将熔渣吹除，从而形成切口[1]。由于可切割厚度大、切割成本低，数控火焰切割机广泛应用于机车车辆等行业。但是，火焰切割的热影响区较大，所以切割变形大的问题经常存在且难以避免，探索出有效控制变形的方法，是提高火焰切割质量的重要手段。

1 产生切割变形的理论分析

金属板材在火焰切割时产生切割变形，主要有以下三方面的原因：（1）金属板材在轧制或开卷过程中难免存在分布不均匀的残余内应力；（2）金属板材在切割过程中，受局部高温热源的影响，沿切割方向急剧膨胀，而周围母材金属又会限制这种膨胀，从而在切口边缘产生不可抵消的应力，当应力超过金属的屈服强度时，就产生压缩塑性变形；（3）在冷却过程中，金属板材沿切割方向产生一定的收缩变形，同时受周围母材金属的限制，材料内部会产生一定的拉应力。由于这种不均匀的加热和冷却，材料内部的应力不可能平衡和完全消除，所以在材料内部应力的作用下，被切割的零件会发生不同程度热变形，表现为零件形状扭曲和尺寸偏差。

影响切割变形的因素主要有切割速度、割嘴的型号及其高度、切割程序等。根据板材厚度选择合适的切割速度和割嘴型号，控制好割嘴与板材之间的距离，能有效控制热输入量，减少切割变形。切割程序的合理与否，直接影响着切割质量。

2 切割变形分析及控制

从出口澳大利亚PN机车制造过程中几种零件的切割变形实际出发，分析这几种不同形状特征的零件产生切割变形的原因，优化切割工艺，达到有效控制切割变形的目的。

2.1 单一规则零件的切割

以PN机车构架上某零件的切割为例，该零件板厚为10mm，其特点是外形比较规则，可采用多只割嘴同时切割，同时零件的长宽比比较大。图1中1-A模型所示为三只割嘴同时切割该零件的常规程序，箭头方向为割嘴的运行方向，虚线为切割空程。每只割嘴切割完A的所有孔之后从a点引入切割A的外形，然后切割B的所有孔，再从b点引入切割B的外形。实践证明，按该程序切割出的零件，大部分会有不同程度的变形，表现在零件上是实际的孔中心线的一端偏离理论位置，最大偏离量达4mm（图2）。

分析变形的原因，主要是因为零件长宽比比较大，长边的热应力不均衡引起变形。图1中，从a点起沿边1切割A时，钢板处于静止状态，钢板框架上边1和边2上的热应力基本是平衡的，零件基本不产生变形。但沿边3切割B时，由于边2离边3很近，所以切割边3的过程也是加热边2的过程，这时边2和边1的所受的热应力就不平衡了，所有边1上的应力之和使所有的边1同时收缩，从而使钢板框架向右偏移，导致割嘴割至下端时，之前割好的孔已随框架发生位移，从而出现图3所示的偏差。

基于以上分析，改用图1中1-B所示切割模型，该模型将A和B看作整体，先切割所有内孔，然后依次按照1-7的顺序依次切割各边，其中边4为共用边。这样在切割完B时，边2与边4上应力相平衡，切割A时，边4与边6上的应力也基本平衡，钢板框架不会偏移，从而能保证所有孔的位置的准确度。

图1 单一规则零件切割模型

图2 零件变形示意图

细长直条是一种特殊的长宽比比较大的规则零件，用常规方法切割时常常出现旁弯现象，为此可采取以下切割技巧：多割嘴同时切割，先切割稍大于零件长度的直线条，待钢板冷却后，再沿宽度方向切割所需要的长度。在各割嘴火焰强度基本一致的情况下，零件长度方向的两边是同时受热的，因此不会出现旁弯。

2.2 单一异形零件的切割

以PN机车车架上某零件的切割为例，该零件厚度为6mm，其特点是外形不规则且尺寸较大。切割这类零件时，为提高板材利用率，常采用套料的方式。图3中3-A为常规的切割程序模型，每只割嘴先从a点引入切割A，再从b点引入切割B。实践结果表明，有近50%的零件会产生旁弯变形，而且由于该零件板料较薄，所以最大变形量可达5-7mm。

分析其变形原因：切割A时，后切割的边2轮廓长度大于先切割的边1的长度，所以边2上的收缩应力超过了边1上应力的作用，同时因为边2轮廓是凹边，所以钢板的凸边对边2的收缩有一定的阻碍作用，在合应力的作用下，零件变形较小且钢板框架基本没有位移；切割B时，先切割的边3产生的应力比很大，后切割的边4上的应力，以及钢板凸边对边3的阻碍作用，只能抵消很小一部分边3上的应力，所以零件变形比较大。

基于以上分析，改用图3中3-B所示切割模型，A的切割程序不变，切割B时，从b点引入，逆时针切割，这样就保证了作用在B上的合应力最小，从而最大限度地控制变形。

无论是规则零件还是异形零件，如果零件较长且尺寸较大时，采用间断切割法，是一种有效控制切割变形的方法。间断切割法是在零件的周边上设置一些暂时不切割的点，用以连接切割零件与钢板，防止零件变形，等钢板冷却后再断开这些点。

切割变形不仅与切割零件的形状有关外，还与钢板的厚度、切割零件在钢板上的位置、以及切割零件和钢板的相对大（下转第24页）（上接第62页）小有关。一般来讲，钢板越薄，切割变形越大；切割零件离钢板中心越近，变形越小；切割零件相对钢板越大，变形越大。

图3 单一异形零件切割模型

2.3 多零件套料切割

当一张板上切割多种零件时，需要对整张板进行套料切割，影响切割变形的因素也变得很复杂。要能平衡变形应力，切割方向和切割顺序就显得尤为重要。

2.3.1 切割方向

合理的切割方向应该是要保证最后切割的一边与钢板的大部分分离。如果切割零件过早和钢板的大部分分离，那么周边的框架因为太轻而不能够抵消切割时产生的热应力，造成切割零件的变形或者板材框架的位移，从而出现尺寸超差。

2.3.2 切割顺序

合理的切割顺序也是控制切割变形的有效措施，经过大量探索实践，一般应该遵守“先内后外、先小后大、先圆后方”的原则[2]。先内后外，即先切割零件的内轮廓或者内轮廓中嵌套的零件；先小后大，即先切割小尺寸零件，产生的热量相对较小，对零件影响也小；先圆后方，即先切割圆形孔或者圆形零件，使产生的热量辐射向外传递，钢板内部的应力相对比较平衡。

2.3.3 应用SigmaNEST套料软件

SigmaNEST软件是一款融合了先进自动套料技术、加工轨迹优化技术和自动化管理技术的自动套料软件。在控制切割热变形方面，该软件有留割、搭桥、工艺筋、最小热量法等几种方法。留割是在大尺寸零件的边上留几段15-30mm的桥不切割，使之与母板相连，以牵制零件收缩变形；搭桥是在套料完成后，在零件之间增加一定宽度的桥，将相邻零件看作一个整体切割，达到相互牵制、降低变形的目的；工艺筋是在零件内部的大开孔上预留一定宽度的工艺拉筋，用于减小零件内孔的收缩；最小热量法是SigmaNEST软件中，按照最小热变形量设定的切割路径，实际编程中，也可以根据套料情况更改切割路径，降低变形量。

3 结语

数控火焰切割时，采用共边、留割、搭桥、留工艺筋等技巧，从切割方向、切割顺序等方面着手，编写合理的切割程序，能有效减少切割零件的热变形，提高切割质量，从而降低生产成本。

【参考文献】

数控火焰切割机篇4

[关键词]金属热切割；特点；展望

中图分类号：TG483 文献标识码：C 文章编号：1009-914X（2015）23-0348-01

一、概述

火焰切割是一种传统的切割方式，其原理是：氧-燃气加热金属，使之达到氧化铁燃烧的温度，利用燃烧的放热和火焰吹力的去渣作用，实现连续作业。主要用于切割碳钢和低合金钢，所用燃气有乙炔、液化石油气（主体成分为丙烷）、霞浦气（主体成分为丙烯）和天然气。

等离子切割的原理是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属部局熔化（和蒸发），并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。可以切割碳钢、不锈钢和铝合金等有色金属。普通等离子切割：切割电流一般在100 A以下，切割厚度小于30 mm。精细等离子切割；引入诸如旋转磁场等技术，电流密度倍增，其电流稳定性增强，切割精度相当高，切割厚度也相应提升。

激光可以切割除铜以外的绝大部分金属，能实现高能量密度的空间切割，具有切割速度快、生产率高、切割质量好的特点。金属切割用激光，一般为功率0.5-3kW的CO2激光和光纤激光。

二、不同切割方式的技术经济比较

三种切割方式的技术经济比较

适宜切割厚度是指切割速度和切割质量均达到比较理想的状态

火焰切割具有切割速度慢，切割变形大的特点，很难适应高精度的需要。目前，发展的重点方向为：降低切割成本和提升设备的智能化水平。在降低成本方面：采用新型燃料和助燃剂，提高火焰温度，提升切割速度，降低燃料成本。在提升设备的智能化水平方面：利用自动套料编程软件，提高材料的利用率；开发图形智能识别软件，提高编程效率；开发误差补偿软件和特殊工（卡）具，实现产品的精确下料（如：焊接坡口、相贯线等），减少后续的加工。

普通等离子切割随着上世纪90年代中国民间造船业的发展，以其切割δ6-20mm碳钢时切割速度为火焰切割的5-8倍，切割不需要预热，穿孔时间短，切割变形小和运行成本低的特点，迅速在各大船厂推广应用。随后在钢结构、工程机械、化工容器等行业推广应用，用户对切割厚度、速度、质量和低成本运营的诉求，催进了21世纪精细等离子技术的全面发展。

激光切割具有速度快：在激光切割厚度范围内，激光的切割速度可达10m/min，是等离子速度的2-5倍，定位速度高达80m/min。激光的切割质量好，切口窄：切口宽度一般为0.10～0.20mm；定位精度高：定位精度0.05mm，重复定位精度0.02 mm；切割面光滑，无毛刺，切口表面粗糙度一般控制在Ra12.5以内，几乎没有热变形，可以进行后续加工，广泛应用于钣金加工、军工和工程机械等行业，目前，金属切割主要采用CO2激光和光纤激光。

三、不同切割方式的技术发展展望

数控火焰切割国内外技术差距不大，国内产品的主要技术经济指标已达到国外同类设备的先进水平。目前，国际最具实力的厂商为日本小池酸素（KOIKE），研发出从配件到专用切割机的系列产品，满足不同行业对管板、坡口的切割需要。国内的知名厂家有：哈尔滨四海、华威，无锡华联，深圳博利昌，北京百惠宏达等，均有自主研发能力，产品品种齐全，质量稳定。

在过去20年里，等离子切割技术经历了从第一代普通批量切割等离子技术，到第二代精细切割等离子技术，现在各家等离子厂商都在向第三代标准化平台等离子技术方向发展。第三代标准化集成系统则聚焦在经济性上，通过标准化、模块化设计，使用不同等离子电源，配套使用相同的割炬、易损件、冷却系统和气体控制系统，连电缆、水管、气管都做到统一标准，在一台电源系统上实现批量与精细二种切割模式，总之，建立“一个平台、一把割炬、一组耗材”，通过标准化，突破经济性，有效减少用户的投资，简化使用和管理流程，降低运营成本。各大设备厂商之间的竞争主要体现在等离子电源和专有技术上，如伊萨（ESAB）公司专门研发的等离子微弧微割嘴技术，凯尔贝电源的薄板切割类激光技术，在精细切割模式下，切割1～10mm的碳钢、不锈钢和铝，可以达到类似激光的品质；海宝的高质量深圆孔切割技术。国际知名品牌有：梅塞尔、海宝、伊萨、维克多和凯尔贝，国内有武汉法利普纳泽。为提高切割质量，保障员工健康，改善作业环境，设备厂商积极研发水下等离子切割系统，同时在切割气体方面，选用不同的切割气体，以实现切割效率与质量的侧重和平衡。

随着大功率光纤激光和YAG技术的成熟，给以CO2激光作为精密切割手段的用户提供更多的选择。光纤激光与CO2激光相比，在光电转换效率、金属的吸收率和运行时间具有显著的提高，大大降低了运行和维护成本，另外，变以前的“飞行光路”为光纤传输，保证了其可以很方便地跟机械手相衔接，实现柔性和智能化加工，使大板幅的切割定位精度和动态响应速度显著提升。YAG激光以其低廉设备投资，可以胜任6mm以下、稳定切割3mm以下的板材，在多品种、小批量、中低负荷的工况环境使用是一个理想的选择。激光切割设备国际上有代表性的制造商有：德国通快TRUMPF公司，瑞士百超BYSTRONIC，意大利PRIMA，美国WHITNEY公司和日本AMADA公司等，目前国内能提供平板切割机的企业有武汉华工激光、武汉天琪激光、上海团结普瑞玛公司、济南捷迈公司、深圳大族激光等，武汉华工激光代表国内激光技术的最高水平。

四、智能制造对切割技术的促进

智能制造是通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。在切割领域，主要体现在通过计算信息网路、智能图像识别系统、智能误差补偿技术、自动编程排版技术、信息诊断与反馈等技术的综合应用，实现切割系统的智能化、无人化运行。

五、结论

数控火焰切割机篇5

关键词：火焰图像；松弛迭代法；氮氧化物；偏最小二乘法

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2012）003-0151-02

作者简介：刘明君（1981-），男，山西临汾人，硕士，忻州师范学院助教，研究方向为图像处理。

0 引言

工业锅炉的安全燃煤、燃烧清洁对我国经济的发展、生活环境的改善、人民生活的提高有着十分重要的意义。优化锅炉炉内燃烧工况，不仅可以避免炉内爆管事故和减少燃料量，而且是控制氮氧化物排放的有效途径，因此能减少空气污染，提高工业锅炉燃烧的安全性。目前我国工业锅炉燃烧煤炭管理水平比较落后，生产的煤质较差，煤种的特性经常发生变化，整定参数比较困难，缺少准确可靠的氮氧化物在线检测手段。笔者通过CCD采集工业炉膛火焰图像进行分析，使用全辐射测温法得到炉膛温度场变量，结合影响氮氧化物排放量的各个因素，运用PLS建立数学模型，将排放量中氮含量作为单变量输出，提高对氮氧化物检测的准确度和计算速度。

1 火焰图像的温度检测

1.1 火焰图像分割

笔者运用松弛迭代法对炉膛火焰图像分割。松弛迭代法的基本思想是解决火焰图像中每一个像素点的归属问题，它们不仅应该由本身来决定，也应该受到邻域像素的影响。松弛迭代法是根据图像中火焰的边界曲线上的点信息在局部具有一致性和相关性。松弛迭代法以像素为操作对象，借助迭代逐步确定像素的归类。

图1是一幅采集的工业炉火焰512*512的24位真彩色图像，图2是火焰图像映射转换成的256灰度图像，图3是对火焰图像的灰度图像进行分割后的图像，松弛迭代法是将图像分割成为任意的k个区域，将（见图2）火焰图像的灰度火焰图像设定了目标区域和背景区域这两个区域。结果显示，松弛迭代法对工业炉膛火焰图像分割的效果明显，较少了图像辐射的影响，同时保持了分割后火焰图像的完整性，为燃烧火焰进一步诊断研究提供了是一种有效的分割方法。

2 基于PLS氮氧化物含量的数学建模及计算模型

2.1 基于PLS氮氧化物含量的数学建模

经过大量实验结果表明，在工业炉中，燃料型NOx的生成量同燃烧温度T、氧量O2、煤中氮元素的含量N、燃料比FC/V、过量空气系数α和停留时间具有密切关系。在工业炉排放物中，含氮物质有3种形式NO2，NO，N2。

在建立数学模型中，有3个因变量(y1,y3,y3)和6个自变量(x1,…,x6)。为了研究因变量和自变量的统计关系，笔者选取10个样本点，构成了自变量与因变量的数据表X=(x1,…,x6)和Y=(y1,y3,y3)。偏最小二乘回归分别在X与Y中提取出成分t1和u1。在提取这两个成分时，为了回归分析的需要，要求t1和u1应尽可能好地代表数据表X和Y，同时自变量的成分t1对因变量的成分u1又有最强的解释能力。

在第一个成分t1和u1被提取后，偏最小二乘回归分别计算X对t1的回归以及Y对u1的回归。如果回归方程没有达到满意的精度，将利用X被t1解释后的残余信息以及Y被u1解释后的残余信息进行第二轮的成分提取。反复运算，直到能达到较满意的精度为止。如果最终对X总共提取了m个成分t1,…,tm，m=1,2,…,6，偏最小二乘回归将通过计算yk对t1,…,tm的回归，然后再表达成yk关于原变量x1,…,x6的回归方程。

2.2 基于偏最小二乘法的氮氧化物预测模型

3 工业炉氮氧化物排放预测结果

在工业炉煤燃烧过程中，燃料与空气在高温下反应而产生氮氧化物，燃烧产生的NOx中有95%为NO，余下5%为NO2。在煤燃烧过程中，生成NOx的途径有3个：燃料型NOx是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而生成的NOx；快速型NOx是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成的NOx；燃料型NOx是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解后氧化生成的。煤粉燃烧所生成的NOx中，燃料型NOx是最主要的，它占NOx总生成量的60%～80%以上；热力型NOx的生成和燃烧温度的关系很大，在温度足够高时，热力型NOx的生成量可占到NOx总量的20%；快速型NOx在煤燃烧过程中的生成量很小。根据氮的比重，可计算出NOx中的含氮量。

通常情况下，定义燃料型NOx的转化率CR是燃烧过程中最终生成的NO浓度和燃料中氮全部转化成NO时的浓度比。经过试验研究结果表明，影响NOx生成相关的参数可以概括为6个方面：燃烧温度T、氧量O2、煤中氮元素的含量N、燃料比FC/V、过量空气系数α和停留时间。其中，氧量O2、煤中氮元素的含量N、燃料比FC/V、过量空气系数α和停留时间在工业炉的仪表上可得到。因此，首先使用彩色CCD获得的燃烧火焰图像，利用全辐射测温法，然后把温度信息同剩余的5个参数变量相结合，运用PLS建立数学模型，计算出参数的回归系数。并对锅炉的NOx排放量进行评估。下面是计算出影响NOx排放量的回归系数方程：

CR=4.36×10-1-1.15×10-3-3.34×10-1V2(α+1)+

1.32×10-1Tmax-1.03×10-3RO2

结合工厂实际工作情况，从工厂中得到锅炉排放废气中含氮量的周期检测数据，并利用PLS的氮氧化物排放量的预测数据与工厂实际检测的含氮量做对比。横轴表示采取的样本数据个数，纵轴表示环境监测部门定期检测工厂中污染物排放烟气中的含氮量。经过多次实验数据检测，以下是其中一次数据的对比见图1。

其中，y为工厂实测数据，y为PLS的预测数据。y的相对误差为1.51%。经过大量实验计算结果表明，PLS对氮氧化物排放量的预测值比较准确，误差较小。并且，计算模型得到了简化，提高了计算速度。PLS计算模型对预测氮氧化物排放量的准确度和计算速度较常规方法均有较大的提高。

参考文献：

\[1\] 谢刚，王理飞，谢克明.燃煤电站锅炉火嘴图像分割研究\[J\].太原理工大学学报,2006（5）.

\[2\] 刘玉长，刘志明，易正明.氧化铝回转窑火焰图像分割和特征提取技术\[J\].计算机测量与控制，2006（7）.

\[3\] 白卫东，严建华，王飞等.统计回归方法在电站锅炉氮氧化物排放量监测中的应用\[J\].动力工程,2004(3).

数控火焰切割机篇6

关键词：钢箱梁制造工艺质量控制

中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：

一、 钢箱梁的结构形式和特点

杭州市彩虹快速路工程滨江段三标段（互通段）工程西接II标段（隧道段），东起环新路、西至涵虚路，全线采用“高架+地面道路”的形式,位于现状滨文路之上，呈东西走向。在滨文路和时代大道交叉口处为彩虹立交（共5层），在和二标段接口处（火炬大道东侧）为一对平行匝道。主线为全高架桥，双向六车道，桥宽25m。匝道桥宽8.5m，地面桥梁与道路同宽。

该项目钢箱梁分为主线桥（单箱五室）和匝道桥（单箱单室）两种，均为全焊结构，箱内纵向设腹板，腹板上有纵、横加劲。横向设横隔板，横隔板上有纵、横加劲和进人孔，进人孔设有环式加劲。顶、底板、悬臂纵向设有U型、T型、直条板肋。钢箱梁桥面板采用正交异性板，材质为Q345D，总计用钢量约8000吨。

二、设计对钢箱梁制造的要求

本桥钢箱梁单元件分为：底板单元件、横隔板单元件、腹板单元件、面板单元件、悬臂单元件。在厂内把各类零件组装成单元件，各类单元件再制作成适合运输的梁段，成品后依次进入涂装车间进行防腐涂装作业至剩最后一道面漆再运至现场，进行梁段吊装。梁段各类总体尺寸必须严格控制，各梁段接口的相对公差幅度必须满足相互接口能够顺利进行环缝焊接。各种板件的对接焊缝，如顶板、底板、腹板的横、纵向对接焊缝均要求达到一级焊缝，全部探伤。腹板与顶板、底板的纵向对接焊缝，各加劲与腹板、底板的焊缝均要求达到二级焊缝，必须经过超声波和磁粉探伤检验合格，外观质量和内部质量都应符合规范要求。由此可见，本桥钢箱梁制造中，焊接质量和梁段各类几何精度是重要控制点。

三、钢箱梁制造工艺控制

1 、 制定整体制作工艺方案

结合本工程各类钢箱梁跨径组合特点，现以主线桥钢箱梁标准梁段介绍工艺制造方案。主线桥钢箱梁段全长125.8米，宽25米，高2.14米。考虑公路运输和现场施工情况，把该梁段横向分为三块，纵向分为四个大块，合计十二个吊装分段，每个吊装分段大约30米左右，将单个吊装分段在厂内制作完成后，再运至工地进行吊装节段组拼。

钢箱梁制作重点及相应工艺措施如下：

（1） 本桥钢箱梁制作分为以下工艺阶段：零件、单元件、立体单元件制作，梁段组装预拼，连续梁工地拼装。

制作控制要点：梁段组装预拼线型与全桥成桥线型一致性；相邻梁段端口与U型肋T肋、直条板肋组装的一致性；梁段端口外形尺寸；梁段组装焊接质量。

（2）工艺保证措施：制定合理的焊接工艺，减少结构变形造成的误差；推广应用先进、合理的焊接方法；保证钢箱梁的焊接质量；设计合理的胎架和工装，保证结构尺寸的一致性；制定合理的装配工艺，保证结构的安装精度。

2、焊缝布置

根据钢箱梁的制作工艺，合理利用钢板的长度和宽度，尽量减少焊缝的数量和尺寸，当钢板尺寸不足需要进行拼接时应考虑将焊缝位置错开，且焊缝间的最小距离不得小于10~12倍板厚，以此确定焊缝的布置，并对焊缝进行统一编号，确定焊缝等级，以便于对焊缝进行质量检查、检验。

3、下料、切割

（1）、按照施工时尽量避免出现十字焊缝的要求，且相邻焊缝的间距不小于10倍材料厚度的原则，根据实际分段尺寸，进行合理排板。对于规则构件（如矩形顶板、底板等），直接在钢板上弹线，并对弹线进行检查后方可下料。

（2）、在切割平台上采用数控、半自动火焰切割机进行下料。并按设计图纸要求，加工各类焊缝坡口，下好的料统一编号，分类堆放。

（3）、钢箱梁顶板、底板、腹板按分段尺寸下料时，要留好工艺余量。

（4）、钢箱梁顶板、底板、腹板需要拼接时，先对拼接焊缝进行无损探检测，合格后再按图纸尺寸进行二次下料。

（5）、主要部件焊缝均为一、二级焊缝，切割和坡口加工采用数控火焰切割机或等离子切割，次要部件的切割及坡口加工，以数控火焰切割机或等离子切割为主，局部、特殊位置可采用手工火焰割枪切割。构件的组对、修整，采用手工火焰割枪切割修整。

4、零件形状的检查

零件切割（加工）后，对实际形状尺寸及变形情况要进行实际测量检查，检查方法采用卷尺、盘尺、直尺、变尺、水平尺、水平仪等器具。

5、 零件标识

凡下料、加工完好的零件进行标识登记，实物标识内容有：编号打钢印、组装线、中心线等打样冲，对标识部位进行保护，记录标识在台帐上登记。

四、钢箱梁的焊接和组装工艺控制

1、 焊接顺序采取对称施焊，充分考虑变形和反变形，要求焊接方向相同，焊接速度一致。必要时可采用间断对称施焊。

2、底板、腹板、顶板、对接焊缝尽可能采用埋弧自动焊进行焊接。

依据与母材金属抗拉强度等强的原则选用焊接材料和坡口形式，钢板对接采用Y型坡口，背面用碳弧气刨清根,其工艺参数为：

3、钢箱梁底板、腹板、顶板各类加劲构件的对接、角接焊缝，采用CO2气体保护焊进行焊接。

4、本桥钢箱梁制造依据其结构特点和设备条件等，采用了正装法和反装法，即先组装底板单元件然后依次组装腹板单元件、横隔板单元件、面板单元件、悬臂单元件，其中悬臂单元件采取反装法。该方法的优点是使大部分焊缝处于水平或爬坡位置施焊。焊接时，利用它约束、自约束、强约束和柔性约束的原理，有效地控制了焊接变形，使所有钢箱梁的各项几何尺寸偏差在很小范围内，而且相对节段箱梁端口尺寸达到精确匹配的要求。在生产流程上采用立体阶梯型推进法，使供料、组装定位、焊接、检验等各主要工序循序渐进地推行，既避免了无规律的交叉作业，又避免了各工序之间相互等候，大大提高了生产效率，缩短了工期，降低了成本，形成了有序的流水线生产过程。

五、结束语

数控火焰切割机篇7

关键词：钢丝绳芯 阻燃 输送带 检验

煤矿井下阻燃输送带主要可分为PVC型织物整芯尼龙阻燃输送带，PVG型织物整芯橡胶阻然输送带，ST/S型钢丝绳芯阻燃输送带等，随着煤矿的井型越来越大，运输能力的提升，钢丝绳芯阻燃输送带使用数量也越来越大，据统计钢丝绳芯带已占到井下皮带使用量的50%以上，于此同时由于输送带的质量问题而导致的安全事故也成上升趋势，所以我们应对钢丝绳芯输送带的安全性能要引起高度的重视，要在下井前及时检查出不合格的输送带，杜绝其对安全生产的危害。

不合格输送带的主要缺陷在于：①黏合强度差；质量不好的输送带很容易过早地造成钢丝绳芯与覆盖层分离，轻则寿命缩短，重则发生断裂造成事故。②表面绝缘电阻大；容易产生静电而造成火灾。③抗拉强度小；容易造成断带等伤人事故。④容易产生摩擦起火；在井下运行一旦发生滚筒和皮带之间打滑，及易发生摩擦起火造成火灾。所以输送带在下井以前做好它的检测检验工作至关重要。主要可做以下检测工作。

1 外观检查

质量好的钢丝绳芯输送带外观整齐美观，带面没有超过1mm的坑洼，带宽和带厚均是按照国家标准生产，误差不超过±1%，从横截面可以看出钢丝绳排列整齐，粗细均匀，钢丝绳直径符合MT668-2008《煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带》的规定。

2 样品预处理

对阻燃带样品外观进行观察，用游标卡尺测量阻燃带钢丝绳直径，用钢卷尺测量阻燃带宽度并数钢丝绳个数，最后测量阻燃带厚度，查阅阻燃带技术资料、合格证等，并填写相关记录。检验前，根据阻燃带钢丝绳芯直径和公称抗拉强度大概的破断拉力，选择适当的拉力试验机；选择实验机的夹持长度。在检测过程中至少有两名阻燃带检测技术人员负责具体的测试过程，其中一人检测一人监督并做记录。

3 黏合强度测定

3.1 试样的制作：沿与带的轴线平行的方向，在离带边至少50mm的部位切割式样。在试件的一端将覆盖层的一面按全宽度紧贴着钢丝绳边缘剥开50mm的长度（应能确保试件牢固夹在试验机夹具中）取3份试样，长500mm，每根试样至少包含2根钢丝绳），实验前，将试件放置在温度为23±2℃，相对湿度（45%±75%）的环境中至少2小时。

3.2 试验方法：将式样两端分别夹在试验机的上下夹具内，夹具间距为（250±10）mm，试样的钢丝绳轴线应与受力线相重合。拉力试验机以（100±10）mm/min的恒定速度进行拉伸实验，读取试样钢丝绳拔脱时的最大负荷值，即为拔脱力。

对另外两个试样重复上述实验。

判定方法见MT668-2008《煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带》的规定。

4 抗拉强度试验

4.1 试样的制作：试样应在离带边不小于50mm处，与带的轴线平行。长度：沿带的纵向截取不小于450mm长的皮带；宽度：应包含5根径向钢丝绳；厚度为皮带的厚度，包括上下 覆盖层，两端可以打磨，使之在夹持器中夹持的更好。在试样中部将两根靠近带边的钢丝绳除掉150mm，再将试样中央钢丝绳两侧的两根钢丝绳除掉50mm，（注意不要损伤中央的一根钢丝绳），用刀切掉部分的残余橡胶，这样只保留一根钢丝绳进行实验。

4.2 试验方法：纵向拉伸实验（共进行3次实验，除非另有规定，实验应在规定温度为23±2℃、相对湿度50±5%的条件下进行）。将试样两端（大约100mm）夹在夹持器内。5根钢丝绳都要夹牢，夹持器间距调到不小于250mm。如果夹持器是自紧式的，应检查夹持器各零件是否活动自如。启动试验机，以（100±10）mm/min的夹持器移动速度拉伸试样。记录试样断裂时的拉力。注意，如果试样在夹持器内滑动，那么该次试验无效。

一次带的纵向拉伸强度的计算公式为R=（F×C）/b（单位为N/mm）

试中F―拉断力的平均值，单位N；C―带的钢丝绳数目；b―带的公称宽度，单位mm

三次拉伸试验的计算F=（F1+F2+F3）/3

F1，F2，F3――3个试样拉伸至断裂时受的拉力，单位N

判定方法见MT668-2008《煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带》的规定。

5 表面电阻测定

5.1 样品制备：将试验皮带截取300X300mm的方型，厚度为皮带厚度。放入干净水盆，用蒸馏水、纱布清洗式样。将试件放置在温度为23±2℃，相对湿度（65±5）%最少24小时，试验室内应无辐射源，无酸碱及腐蚀性气体，并且无强烈的机械振动、冲击和强烈的电磁场。

5.2 测量方法：使用表面电阻测试仪；测量范围103-1014Ω实验电压：500±20V，100±10V，50±10V；电压的选择以在试件的电能消耗不大于1W为前提。打开电源开关使仪器予热5min。

将试件放在一块稍大于试件的绝缘桌面上，将涂有导电胶的一面朝上，擦净表面电阻测试仪电极基面，将其放在试件的涂胶面上，外电极连接到测试仪器的地端或低压端上，充电1min，用表面电阻测试仪测量电阻后，在试件的另一面再重复实验。

5.3 判定方法：试件上、下两个表面电阻算术平均值均不得大于3X108Ω为合格。

注：注意不要因呼吸作用使试件表面受潮。

6 酒精喷灯燃烧实验

6.1 样品制备：将输送带沿平行于钢丝绳芯带长度方向纵向切割，长度150mm，每块试件必须至少包括2根钢丝绳，宽度应接近、但不得小于满足带结构所必须的25mm。从钢绳芯带上光滑地切割下12块试件，每块试件应从钢绳中间切割，其中6块试件具有完整覆盖层，边缘和湾角处应除去粗糙物，另外6块试件剥去覆盖层。

6.2 试验方法： 酒精喷灯燃烧试验时，燃料为经过过滤的95%乙纯和5%甲醇的混合物，将试件插入支架并水平放置，测试时酒精灯与试件的检测位置应符合要求，即使试件水平放置，其低端离酒精喷灯喷火口中心为50mm，酒精灯垂直放置。

将燃烧器垂直放置在予热盘中注入燃料3/4处，点燃燃料进行予热，当予热盘中的燃料消耗达50%时，开启燃烧器的控制阀，火焰稳定燃烧5min后再做实验。若燃烧不稳定，则应关闭控制阀，将燃烧器再予热一次后打开燃烧器的控制阀。

经过一段的稳定燃烧后，过多的热量进入蒸发部也会导致火焰燃烧的不稳定，这种燃烧的不稳定现象称为热震荡现象，应短时间关闭酒精喷灯燃烧器，降低蒸发部的温度，火焰即可恢复到原来的稳定状态。

实验在弱光下的燃烧箱内进行，点燃酒精喷灯，调整其火焰高度为150-180mm，在酒精喷灯喷火口中心50mm处的火焰温度（960±60℃）。火焰温度测量可以用数字式温度测量仪测量，也可以用一根直径为0.71mm，长约100mm裸铜丝测定，火焰稳定后，测定温度时将裸铜丝保持在离酒精喷口的高度50mm处若在6秒钟内能熔断铜丝说明已达到温度标准，可以进行实验。实验时周围的空气流动应尽量小，不致影响燃着试件的火焰。实验时容器内的燃料液面高度应保持在距离酒精灯底部760±20mm范围内。试件位于火焰中央，其前缘与火焰外缘相一致。试件应垂直于燃烧箱的门，以便观察试件两面。

实验时把试件放在火焰中燃烧30s后，移走未熄灭的酒精喷灯，从此时起用一块秒表测量试件上的有焰燃烧时间，用另一块测量无焰燃烧时间。

6.3 判定方法：①对6块具有完整覆盖层的试件，在移去喷灯后，所有试件的有焰燃烧时间的算术平均值和无焰燃烧时间的算术平均值均不得大于3s，其中每块试件有焰燃烧时间和无焰燃烧时间单值均不得大与10s。②对6块剥去覆盖层的试件，在移去喷灯后，所有试件的有焰燃烧时间的算术平均值和无焰燃烧时间的算术平均值均不得大于5s，其中每块试件有焰燃烧时间和无焰燃烧时间单值均不得大与15s。

7 摩擦实验

7.1 样品制作：在离阻燃带边缘20mm处割取长1000mmX宽150mm，厚度为皮带厚度6件。

7.2 试验方法：每次试验前，滚筒表面应擦净，除去锈迹或粘付物，滚筒用目视判断应反光，手感应平滑，任何一次实验开始前，滚筒温度不应该超过40℃，环境温度不得小于0℃。温度传感器探头与滚筒表面在一个平面上，不得低于滚筒表面0.5mm。观察滑环接触情况，当无试件运行时，温度记录应无变化，集流环电刷应定期更换，温控测量系统也要定期标定。摩擦滚筒中心线与张紧丝杠、温度传感器轴线垂直，滚筒在全程范围内直径磨损量不得超过1mm。试件表面应清洁干净，不得有油污等影响测试效果的物质存在。

试件安装与试验：在静止空气中试验（关闭微型鼓风机禁止通风），试件应绕钢滚筒成180°圆弧，其一端与张紧装置连接，施加的张力343N，滚筒以200±5r/min的转速，朝着离开试件固定端的方向转动，转动60min，在试验期间，张力始终是343N。

在流动空气中实验：将通风管制作成内径40mm，长300mm中间有21个孔经为6mm的多孔管，孔距13mm。开动鼓风机后，用风速表测量风速应控制在2±1m/s，空气流的温度不低于5°C。

开动滚筒使其转动，观察输送带有无燃烧现象，试件在试验中实验员不应离开现场，应随时观察试件是否出现有焰燃烧和无焰燃烧现象和温度计温度上升情况，60min后，应及时取下试件并放在规定的空气流中，继续观察是否产生有焰燃烧和无焰燃烧现象。

①上下覆盖层厚度相同的钢绳芯带进行6次实验，其中3次在静止空气中，另3次在流动空气中。②上下覆盖层厚度不相同的钢绳芯带进行6次实验，先将上下覆盖层两面分别与滚筒接触，在静止和流动空气中各做一次实验。对实验获得最差结果的面，再分别在静止和流动空气中进行一次实验。

7.3 判定方法：每块试件经滚筒摩擦实验时，其任何部位不得发生有焰燃烧和无焰燃烧现象，滚筒表面温度不得大于325°C。

任何一项不合格即可认为该输送带不合格，不可以在井下使用。

检测钢丝绳芯输送带使用的仪器设备明细表：

■

矿上有条件的可以自己进行阻燃输送带的实验。

参考文献：

[1]MT668-2008，煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带.

数控火焰切割机篇8

[关键词火焰识别；多重分形谱；特征提取；分形特征

森林燃烧是自然界中燃烧的一种现象。但是失去人为控制的火烧，在森林内自由蔓延并对森林生态系统和人类带来一定危害和损失，就成为森林火灾。一旦发生森林火灾，将会给人类的经济及人文建设造成巨大损失，威胁人民的生命财产安全。由于森林火灾的发生具有突发性，随机性，造成损失的巨大性，那么在火灾还处于萌芽状态就立即扑灭就显得尤为重要。然而传统的检测方法都由于种种原因存在不足，如，基于人工因素的检测率过低，费用昂贵等。正因如此，我们需要研究一种具有高效性，实时性的森林火灾图像识别算法。

火灾发生时，我们需要根据不同阶段的不同特征采取不同的检测方法。传统的火灾图像探测技术还不成熟，只是根据火灾发生过程中各景物的背景颜色不同来建立单颜色模型对火灾进行检测，但准确度偏低。要想在火灾预警准确率和时效性上有所突破，就必须要在火灾初期准确识别出火焰与烟雾，才能做出准确的预报。因此，本篇论文旨在研究一种新的森林火灾的图像处理方法：基于分形的林火图像火焰分割算法研究。

一、分形的理论基础

在自然界中，大多数图形为不规则的复杂的。分形（ Fractal）一词， 是1973 年曼德勃罗（ B. B. M andelbrot）由拉丁语Frangere 一词创造而成的， 其原意具有不规则、支离破碎等意义。其曾又对分形定义如下：分形就是局部和整体具有某种方式相似的形。我们可以通过对分形特性的描述来加以说明。将分形的特点总结如下：

分形都具有较精细的结构；分形是不规则的；分形都具有某种自相似性；一般情况下，分形的“分形维数”都大于它的拓扑维数；分形在大多数情形下都可以用非常简单的方式来迭代产生。

多重分形称为分形测度，它是对简单分形理论的更深入的研究，其弥补了简单分形理论的不足。实际测量中，仅用一个简单的图像分形来描述目标图像中复杂的物体是远远不够的，因此，我们需要同时用两三个甚至多个图像分形维数来描述目标图像，才能较完整的刻画图像的基本特征。

多重分形的基本性质一单调性：

单调递减函数：广义维数D（q）和奇异性指数α（q）

单调递增凸函数：质量指数τ（q）

对于奇异谱函数D（q）：在q>0部分单调递增；在q

多重分形的基本性质二极限：

当时，奇异性指数α（q）以及广义维数D（q）有相同的极限；奇异谱函数f（α）的极限显示了最大测度与最小测度的相对分布比例。

二、仿真实验分析

图像边缘指的是在图像平面中灰度值发生跳变的点连接所成的曲线段。图像的边缘包含了重要信息，是图像的特征所在。则找出图像的边缘即为边缘检测。实现边缘检测有很多不同的方法， 也一直是图像处理中的研究热点， 人们期望找到一种抗噪强、定位准、不漏检、不误检的检测算法。[

边缘的提取技术中比较成熟的要数线性滤波器，尤其是Laplace算子最为有名。除此之外， Canny算子，Sobel算子等都有一定的研究成果。

1.Laplace算子

拉普拉斯算子在n维欧几里得空间中是一个二阶微分算子，是梯度的散度；如果将f定义为二阶可谓的实函数，则f的拉普拉斯算子定义为

应用拉普拉斯算子提取边缘的形式可利用下式算式：

Laplace算子属于二阶的微分算子，此类算子计算精度相对较高，但缺点是对噪声过于敏感，在大量噪声存在时，边缘提取的效果不理想。因此，实际应用中，拉普拉斯算子的应用不是很常用。

2. Canny算子

Canny边缘检测方法是由John Canny在1986年首先提出的。Canny边缘检测基本原理为：

图像边缘检测需要满足两个条件：有效地抑制噪声；尽量精确确定边缘的位置。

类似于马尔边缘检测方法，同样属于先平滑后求导数的方法。根据对信噪比和定位乘积进行测度，最终得到最优化逼近算子。

Canny边缘检测算法：首先用高斯滤波器平滑图像；再用一阶偏导的有限差分来计算梯度的幅值和方向；然后对梯度幅值进行极大值抑制；再用双阈值算法检测和链接边缘；最后用高斯平滑函数。

3. Sobel算子

Sobel算子是主要用于边缘检测的图像处理算子。这种离散性差分算子可以用来运算图像亮度函数的梯度之近似值。对于图像上任一点使用此算子，都会产生对应的梯度矢量或者法矢量。

Sobel算子有两种，一种是水平边沿的检测；另一种是垂直平边沿的检测。索贝尔算子是滤波算子的形式，可以应用快速卷积函数来提取边缘，因简单有效所以应用广泛。但sobel算子同样有不足，如sobel算子无法将图像的主题与背景严格区分开来，即它没有严格地模拟人的视觉生理特征，因此它提取的图像并不能令人满意。

4. 与传统算子火焰分割的比较分析

Laplace算子作为二阶微分算子，它对灰度突变敏感，定位精度较高，但同时对噪声敏感，并且不能获得边缘方向等信息。

如果利用Canny算子对森林火灾火焰图像进行分割提取，则草地和森林可以很好地保留下来，而火焰的信息基本被忽略掉了。

而用Sobel算子同之前的两种算子相比较，发现被保留下来的草地森林等信息更少，火焰信息量几乎全被忽略了。

由此得出结论，应用传统的检测算子一般无法分割出火焰，无法达到早期预警的效果。将基于多重分形谱特征提取的图像跟传统的算子所提取的图像相比较，我们可以发现利用多重分形谱特征提取的图像能够更好的保留火焰图像的信息量，其效果比传统的算子好很多。

数控火焰切割机篇9

【关键词】内测法，外测法，问题，对策

中图分类号：[F287.2] 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

在压力容器的生产程序中，出现变形的问题是十分正常的。在生产工艺上，如果不能及时控制和采取有效的应对方案，势必对产品的的质量产生不利影响，更为严重的是直接导致产品成为废品而不能使用，造成生产的上损失。因此，重视对压力容器的变形问题的研究是十分重要的。在生产工艺上，必须严格按照生产技术要求，力争将变形风险降到最低，最大程度地保障产品的质量。以下就是本文对压力容器的检测与控制的论述。

二、测定残余变形量内测法和外测法的比较

1.外测法

外测法是在钢瓶外部测量它在耐压试验时的容积变形,试验时需把钢瓶放在一个密闭的水套内进行测试,它的主要优点是可以直接从量管中读出钢的变形值,因而计算方便。外测法存在如下缺点:

一般外测法测量时由于有较长的密封周边,故费工费时。试验时水套密封圈处的渗漏不易发现,至使测量引起较大的误差。例如若钢瓶全变形值$Vc=45ml,残余变形值$Vc= 1ml,则:E=$Vc/$V@100% = 1/45@100% = 2.2%,若有015 ml的渗漏,则:E=$Vc/$V@100%=〔(1-015)/45〕@100%=1.11%,误差达50%左右。由于钢瓶放在水套内(只适用于体积较小的压力容器),钢瓶表面上附着的小气泡难以排尽,对钢瓶的测试也会带来误差。¼还有一个值得重视的问题是用外测法测量时受温升的影响较大,导致的测量误差也较大。

2.内测法

内测法是利用测定液化石油气钢瓶在实验压力下所进入的水量,与它在卸压后由瓶内所排出来的水量来计算它的容积全变形和容积残余变形。这种方法的优点是装置比较简单,操作方便,工效高,钢瓶漏水易于发现,但受钢瓶内和管路中窝藏的气体影响,若不进行修正将会产生较大误差。

在水压试验时钢瓶和管路完全处于弹性阶段,因此压力-进水量应呈线性关系。当压力上升时,系统内受压缩并且逐步溶解的气体空间必须由水去补充。而气体在水中的溶解度将随着压力的升高而增大,但由于水压试验压力上升很快,空气溶解后来不及扩散,造成气泡周围水中局部区域处于溶解饱和状态,阻碍了空气的继续溶解。

因此当加压至214MPa时,气体溶解量甚微。在卸压时,这部分气体随着压力的降低,溶解在水中的气体,大部分从水中释出。而被压缩的气体空间,由于卸压后其体积又恢复到常压状态下的气体空间。在升压过程中,气体受到压缩、并逐步溶解。在降压过程中气体膨胀,溶解在水中的气体释出。因此真正影响进水量的影响因素是在实验压力下,被压缩的气体所占的空间,应由水来补充,所以实际测得的进水量偏小。为消除系统内窝藏气体量的影响,不必对所测得的进水量进行修正,根据修正后的进水量计算所得的。残变率应该是较为准确的。

由以上对内测法和外测法的分析和实践,说明外测法在测时的影响因素较多,难以测准。为了更快更好的测得钢瓶的容积残余变形率,我们建议采用内测法测定钢瓶的残余变形率。

三、变形问题及其对策

1.备料误差的变形问题与控制措施

钢材是制造压力容器的主要原材料，但是在运输、吊装过程中，经常受到各种内外力的作用而发生弯曲、扭曲等变形问题，不仅影响了划线切割，也不利于零件的成型精度。因此在下料之前，应采取措施纠正钢材的变形问题，如果存在凹凸不平、大波浪等现象，可能增大卷筒后筒节直径的误差，对环缝对接口位置的错边量产生影响。针对这一问题，采取矫形措施，可更好地增强设备零件精度，保障后续工序的顺利进行。

2.火焰切割的变形问题与控制措施。如果下料的尺寸出现误差，那么部件成形之后就不可能符合规定标准；有关造成下料尺寸不准的原因，主要由于计算失误、放大样失误等，除了与操作人员的技术水平有关，没有及时校对下料尺寸，也是不容忽视的原因。具体应从以下几个细节进行控制：

首先，筒节的控制。大直径壳体的短筒节下料过程中，端口位置的火焰切割加工边非常容易发生变形问题；当切割的高温冷却之后，加工边就会产生“热胀冷缩”现象，出现“弧度”边；当筒节辊圆之后，端口不能保持同一个水平面，出现误差，不能顺利组对或焊接。针对这一问题，可采取机械加工或者对称切割的方法，可较好地避免变形；

其次，钢板坯料的控制。在压力容器的密封圈或者大型法兰中普遍采用钢板坯料，进行火焰切割之后，由于胀缩作用，造成钢板表面凹凸不平，甚至减少了坯料面的加工量。针对这一问题，在切割坯料板之后应采取矫形措施，如果坯料板仍不平整，可适当增大加工余量；最后，封头的控制。当已经成型的封头经过火焰切割之后，在周边位置可能产生收缩变形，缩小了封头口径；对于整体成型的封头端口加工工艺来说，在设计成型模具时应该考虑火焰切割之后的收缩量；对于瓣片式封头端口加工来说，应适当放大封头组装时的口径，或者直接采取机械加工方法，对避免变形起到关键作用。

3.成型误差的变形问题与控制措施

当压力容器的部件加工成型之后，可能由于模具不标准或者操作不当等问题造成变形，主要原因为热成型的封头发生脱模现象；如果在温度较高的情况下发生脱模，则引发严重的封头收缩变形，甚至几何尺寸严重超过标准；或者在模具设计阶段的考虑不周全，当压力容器部件成型之后，也可能与要求不相符。针对压力容器成型之后变形问题，应采取如下措施：一方面，严格按照工艺技术标准进行成型操作，通过检查样板，合理控制加工件的形状；另一方面，有关模具的设计，在遵循加工件理论的前提下，充分考虑压力容器部件加工成型过程中以及加工成型之后的变化，对于冷成型模具应考虑成型件的回弹量，而热成型模具则考虑成型件的收缩问题。

4.内应力的变形问题与控制措施

在压力容器制造过程中，由于反复性的热加工操作，再加上组装过程产生较大的强制力，当压力容器成型之后就会存在一定的内应力，在运行过程中存在变形或裂纹风险，这种情况需要采取热处理措施来消除内应力。其一，要求热处理措施符合规范要求，热处理炉的内部温度均匀，在炉壁火焰的喷嘴位置设计挡火墙，避免火焰直接与热处理件接触；其二，如果进入炉中的压力容器比较长，需要设置临时的支座支垫，根据容器的尺度确定具体数量；其三，如果壳体的直径偏大、厚度较薄，需采取内部加强措施；其四，一些压力容器部件可能在高温状态下失去稳定性，需要结合实际情况采取加固加强措施。

四、结语

对于压力容器的变形问题，是压力容器生产中的“老大难“问题，困扰着众多的压力容器的研究者。鉴于变形问题对压力容器的质量的高低，甚至是容器否具有使用价值，有直接的影响。本文以此为出发点，对变形问题展开探讨，为压力容器的变形问题的研究献言献策。

参考文献：

[1]廖爱华,张洪武,吴昌华. 超速压气机的残余变形分析[J]. 机械设计与制造. 2008(11)

[2]李悦,孟永彪,黎玉萍,文洪江. 车载CNG气瓶残余变形率测试计算方法[J]. 化工机械. 2010(06)

[3]鲁士军,郭海艳,杨永立,周力,王徽,朴丕龙. 一种超高压水压试验装置[J]. 工程机械. 2010(01)

数控火焰切割机篇10

【关键词】LNG低温储罐 06Ni9低温钢板 内罐壁板的焊接 工艺卡

1 焊前准备

1.1 罐体结构简介

储罐主要由内罐、外罐、保冷层、平台梯子等组成，结构形式为内罐吊顶、外罐拱顶的双壁单容罐，内罐存储LNG，外罐仅用来承装保冷材料和闪蒸气体。内罐罐体材料为06Ni9低碳调质钢，由底板及顶板及9带壁板组成，其中底板δ=5mm、δ=10mm，壁板δ=7、8、10mm，加强圈δ=5、6mm。

1.2 材料

（1）母材的要求：所采用的材料，应符合设计文件的规定。材料必须具有制造厂的质量证明书，其质量不得低于国家现行标准的规定。材料使用前，应按相关国家现行标准的规定进行检查和验收。06Ni9板供货状态：淬火加回火，基体组织为回火马氏体加奥氏体组织。

（2）焊材的要求：焊条应符合现行国家标准《镍及镍合金焊条》GB/T 13814的规定。焊条应具备出厂合格证及材质证明书，无破损、发霉、油污、锈蚀、偏心现象。焊材的选用：06Ni9焊接焊条选用：E NiCrMo-6。

（3）焊材的管理：存放焊材库房规定：

①应干燥通风，库房内不得存放腐蚀性介质，焊材存放应距离地面和墙面至少300mm，库内温度应不低于5℃，湿度应不大于60%；

②焊接材料应做好标识，分区存放，分类管理；

③焊条使用前应按照焊条说明书的要求烘干，烘干后的焊条应保持在100-150℃的恒温箱中，随用随取。施工单位应设专人进行保管、烘干、发放与回收，并有详细的记录台帐。焊条烘干应做记录，记录上应有焊条牌号、批号、烘干温度和时间；焊条发放应做记录，记录中应有领用焊工姓名和使用部位。

④焊条领出后应在保温筒内存放，并在4h内用完。退库焊条应重新烘干，重复烘干次数见下表。当天未用完的焊条应回收存放，重新烘干后首先使用，焊条烘干参数见表1。

⑤施工现场的焊接材料贮存场所及烘干、去污设施，应符合国家现行标准《焊接材料质量管理规程》JB3223的规定（如表1所示）。

1.3 焊接设备

焊接设备的选择交流焊机BX-500。

1.4 施焊环境规定

（1）焊接的环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度和焊工技能不受影响。要求不低于0℃

（2）焊接时的风速规定：手工电弧焊：8m/s；

（3）焊接电弧l m范围内的相对湿度应符合下列规定：不得大于90%。

（4）当焊件表面潮湿、覆盖有冰雪，或在下雨、下雪刮风期间，焊工及焊件无保护措施时，不应进行焊接。

2 焊接工艺

2.1 焊接方法

镍合金06Ni9采用焊条手工电弧焊.

2.2 坡口加工方法及要求

（1）06Ni9板到货钢板尺寸为双定尺板，坡口加工：切割用等离子切割后用刨床加工坡口。清理焊道采用不锈钢磨光片。

（2）坡口加工后应清理其加工表面。焊件组对前，应对坡口两侧各50 mm范围内进行清理。油污可用蒸汽脱脂，对不溶于脱脂剂的漆和其他杂物，可用氯甲烷、碱等清洗剂清洗，标记墨水可用甲醇清除，被压入焊件表面的杂物可用磨削、喷丸或10%盐酸溶液清洗。并用水冲净，干燥后方能焊接。

（3）坡口加工型式见焊接工艺卡（附后表）

2.3 定位焊

（1）焊接定位焊缝长度宜为10～15mm，高度宜为2～4mm，且不应超过壁厚的2/3。

（2）定位焊缝应能保证焊透和融合良好，且不得有气孔夹杂缺陷。

2.4 施焊通用规定要求

（1）焊条电弧焊应采用后退起弧法，收弧时应将弧坑填满。多层焊的层间接头温度应错开30-50mm。

（2）焊件表面不得有电弧擦伤。不得在焊件表面引弧，熄弧。

（3）双面焊的对接接头在背面焊接前应清根，低温钢焊接接头宜采用机械打磨法。

（4）低温钢焊接过程应控制下线能量，并在施工技术文件规定的范围内选用较小的焊接线能量。焊条电弧焊时，可用每根焊条焊接的焊缝长度控制线能量，层间温度≯100℃。

（5）焊条直径不应大于工艺评定试件采用的焊条直径，焊接接头单层厚度应不大于工艺评定试件单层厚度。

2.5 焊接工艺措施

2.5.1 内罐06Ni9壁板的焊接：

（1）所有焊缝焊接过程中严格控制单根焊条焊道长度，控制单位焊缝长度焊条使用量，避免清渣过程对层间焊道的磨削量。

（2）焊接过程中严格控制层间温度不超过60℃。

（3）卡具焊接按3.4.1.7条执行，卡具的摘除宜使用角磨机磨除，使用氧乙炔火焰切割时不得贴主材板表面切割，应沿卡具侧切割，割后残留焊缝须使用磨光机磨平，严禁使用火焰切割。

①壁板焊接时应先焊完相邻两圈壁板的纵向焊接接头后，再焊该两圈壁板间的环向焊接缝。纵焊缝宜采用分段退焊法。

②采用间隙片控制焊缝间隙，焊缝间隙的大小按照设计规定。环焊缝装配完毕后，应由数名焊工均匀分布，向同一方向施焊，且采用分段退焊的方法进行焊接，以减少焊接变形。

2.5.2 内罐壁板焊接工艺参数具体见焊接工艺卡（见表2、表3）。

操作技术要求：

1、环境温度低于0℃，要求预热。雪天气应设有焊接遮挡措施；

2、坡口加工采用等离子切割，并用砂轮清理加工面。坡口加工后应进行外观检查，坡口表面不得有裂纹、分层等缺陷；

3、焊接前清理：先将焊件坡口、内外坡口面及两侧范围应不小于25mm的油污、锈清除干净，再用火焰烤除水份。

4、根焊必须一次焊完，中间不得停留，焊道层间温度小于600；

5、焊接收弧时应填满弧坑，避免弧坑裂纹的发生，收弧时将弧坑填满。不得有裂纹、缩孔等。

6、采用多层多道焊，线能量：小于13KJ/cm，短弧焊接。

操作技术要求：

1、环境温度低于0℃，要求预热。雪天气应设有焊接遮挡措施；

2、坡口加工采用等离子切割，并用砂轮清理加工面。坡口加工后应进行外观检查，坡口表面不得有裂纹、分层等缺陷；

3、焊接前清理：先将焊件坡口、内外坡口面及两侧范围应不小于25mm的油污、锈清除干净，再用火焰烤除水份。

4、根焊必须一次焊完，中间不得停留，焊道层间温度小于600；

5、焊接收弧时应填满弧坑，避免弧坑裂纹的发生，收弧时将弧坑填满。不得有裂纹、缩孔等。

6、采用多层多道焊，线能量：小于13KJ/cm，短弧焊接。

参考文献

[1] 立式圆筒型低温储罐施工技术规程.SH/ T3537-2009

[2] 立式圆筒型钢制焊接储罐施工及验收规范GB50128-2005