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简述钛板三种切割工艺选用及优缺点

在钛及钛合金生产制造业中,激光切割、剪板机、和水刀切割是三种主流的切割技术。它们各有其独特的物理原理、能力边界和适用场景

在钛及钛合金生产制造业中,激光切割、剪板机、和水刀切割是三种主流的切割技术。它们各有其独特的物理原理、能力边界和适用场景。选择何种技术,绝对不是简单的选择,而是一个基于材料特性、加工要求、生产成本和投资回报率的综合决策过程,选择不同的工艺,首先了解三种技术截然不同的加工本质。

激光切割就是利用经透镜聚焦后形成的高功率密度激光束作为热源,照射工件,使其迅速达到熔点或沸点,同时用与光束同轴的高速辅助气体(如氩气、氮气)将熔融或气化的材料吹走,从而形成切缝。

激光切割是热切割,产品受热,热变形明显。切缝极窄,断面光滑,垂直度好。精度可达±0.1mm量级,可切割复杂的轮廓。切割薄钛板(如6mm以下)速度极快。随厚度增加,速度显著下降,穿孔时间变长。切割产生强烈弧光和有害气体,通常需要封闭式工作台和强力除尘系统。

水射流切割俗称水切割,是一种完全不同的“冷态”加工技术。其原理是将普通水加压至200MPa(约2000个大气压)以上的超高压,通过极细的宝石喷嘴(直径约0.3mm)射出,形成速度高达数倍音速的“水刀。

水切割是冷加工,产品几乎不受热,无变形明显。断面光滑,有明显斜度(上大小小),精度可达±1mm,可切割复杂的图形轮廓。切割厚钛板(如6mm以上)切割速度慢,尤其切割超厚钛板时。设备投资次高,运行成本涉及水、电、磨料及维护,单位长度成本可能最高。水切割不产生有毒气体或烟尘。但是有噪音,主要来自高压泵。

剪板机切割,是比较传统的冷加工技术。其原理如同家里使用的剪刀,将剪刀加大并且分为上下两个部分,并配合使用油压系统。是用一个刀片相对另一刀片作往复直线运动剪切钛钛板材的机器。是借于运动的上刀片和固定的下刀片,采用合理的刀片间隙,对各种厚度的金属钛钛板材施加剪切力,使钛钛板材按所需要的尺寸断裂分离。

剪板机只能裁剪规则的钛板,不能作为异型图形的加工。它能剪切各种厚度的钛板材料。常用的剪板机分为平剪、滚剪及震动剪3种类型。平剪机是使用量多的。剪切厚度小于10mm的剪板机多为机械传动,大于10mm的为液压动传动。一般用脚踏或按钮操纵进行单次或连续剪切金属。不能独自1人操作剪板机,应由2—3人协调进行送料、控制尺寸精度及取料等,并由1人统一指挥。

‍随着钛及钛合金加工工艺技术日新月异发展。同时,越来越多的“柔性制造” 模式,钛板切割工艺即同时配备激光,水切和剪板机的相互补充,从而实现钛板切割的问题的解决及改善。