材料的热切割往往可以造成热变形,而在工业生产应用中,并不是完全杜绝这类变形影响,而是采取控制及预防措施降低因热切割导致的变形影响。
热变形的控制是指:
在数控切割机实际切割过程中,由于对钢板的不均匀的加热和冷却,材料内部应力的作用将使被切割的工件发生不同程度的弯曲或移位----即切割热变形,具体表现是形状扭曲和切割尺寸偏差。由于材料内部应力不可能平衡和完全消除,所以只能采取一些措施来设法减少热变形。
火焰切割是一种常用的切割厚钢板的经济有效的手段,它切割设备成本低廉。能切割厚达1.2米的钢板。
火焰切割传统的是使用乙炔气切割,后来用丙烷,现在出现了天然气切割。
不同燃料所能达到的温度也不一样:乙炔-氧气火焰温度3000-3300度、丙烷-氧气火焰温度在2000-2850度、液化气-氧气在2000-2750度。
火焰切割是利用气体火焰将钢板预热到钢铁的燃点(约1300℃左右),然后再喷射高压氧气流,使钢板发生剧烈的氧化(燃烧),形成氧化物(熔渣)并被高压氧流吹走,并释放出热量。所放出的热量又进一步预热下一层金属,使其达到熔点。
金属的气割过程,就是预热、燃烧、吹渣的连续过程,其实质是金属在纯氧中燃烧的过程,而不是熔化过程。
当然,对被切割的钢板也有一定的要求。只有符合下面条件的金属才能被切割:
1.金属在氧气中的燃烧点要低于其熔点;
2.气割时金属氧化物的熔点应低于金属的熔点;
3.金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应;
4.金属的导热性不应太高;
5.金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少。
符合上述条件的金属有纯铁、低碳钢、中碳钢和低合金钢以及铁等。其它常用的金属材料如:铸铁、不锈钢、铝和铜等,则采用的气割方法(例如等离子切割等)。
等离子切割机:等离子切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属部分或局部熔化(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。
压水切割:压水切割又称水刀和水射流,它是将普通的水经过多级增压后所产生的高能量(380MPa)水流,再通过一个细的红宝石喷嘴(Φ0.1-0.35),以每秒近千米的速度喷射切割,这种切割方式称为压水切割。
有效的减轻整车重量,节约能耗。由于热成型钢板高的材料强度,因此在设计时可以用一个热成形零件代替多个普通钢板的零件。例如速腾车型前后门中间的B柱,由于采用了热成型钢板则不再需要加强梁,在强度的情况下,减少5个零件,减重约4.5公斤,自然减少了汽车的油耗,对缩减车主的使用成本也起到了作用。而迈腾总重因采用热成型钢板减轻的重量和则接近10公斤。
热成型钢板具有很好的材料成形准确度,材料回弹的影响,可以实现复杂的形状。由于热成型钢板的性质,并且是加热后成形,因此可以在一道工序完成普通冷冲压成形需多道工序才能完成的复杂形状。一次成型的工艺好处在于可以确保钢板在加工过程当中,钢板内部纤维流向不必受到二次受力的冲击,钢板保持的强度和韧度,而且在零件成形后进行快速冷却,零件成形后的回弹量很小,大地提高了材料成形准确度,更好的了零件尺寸精度,为下一步的车身焊接打下良好的基础。
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