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[摘 要] 板材切割是保证焊接质量的重要工序，利用先进的现代切割技术，不但可以保证产品的焊接质量，提高劳动生产率，还能使制造成本大幅度下降。本文据当前现代切割技术的现状，介绍了煤机行业切割技术在生产中的具体应用。
[关键词] 现代切割技术 煤矿机械行业
前言
在当今的工业领域中，焊接结构件在各行各业中得到了广泛地运用。板材切割是焊接成品加工过程中的首要步骤，也是保证焊接质量的重要工序。利用先进的现代切割技术，不但可以保证产品的焊接质量，提高劳动生产率，同时也使得企業产品的制造成本大幅度下降，缩短了产品生产周期。
近年来，国内外切割技术取得了突破性进展，从单一的氧乙炔火焰气割发展成为新型工业燃气火焰切割、等离子弧切割、激光切割、水射流切割等多能源、多种工艺方法在内的现代化切割技术，与此同时又将现代化控制技术与切割技术相结合，研究开发出新一代的全自动切割设备，它不仅实现了切割生产的高度自动化和高效率，而且无论是形位公差，还是尺寸精度都已达到对焊接结构无需再加工的程度，这样使热切割从传统的下料手段跃进为成形加工的方法，即变二次加工为一次成形加工。
下面根据当前现代切割技术的现状，并结合煤矿机械厂切割技术在生产中的具体应用，对切割技术在煤机行业的选择应用要点作一简单介绍。
一、切割技术的应用现状
1、氧乙炔／新型燃气火焰切割
自1895年法国人LeChatelier发明氧乙炔火焰，至1900年Fouch和Picard制造出第一把氧乙炔割炬，氧乙炔火焰切割作为最古老的热切割技术至今仍是机械制造中的一种加工方法。由于乙炔生产的原料为电石，生产过程中会排出大量电石渣（1ｔ电石生成3.3ｔ电石渣）及H2S3、SO2等有毒有害气体，严重污染环境，在制取溶解乙炔气同时又消耗大量重要化工原料丙酮，加大了生产成本。因此，近20年来国内外有关研究机构及企业相继投入大量资金，开发研究成本低、安全、减少环境污染的新型燃气，目前国内已自主开发及引进了多种新型工业燃气代替乙炔用于工业火焰加工，新型工业燃气应用量较大且推广面较广的几种新型工业燃气为：丙烷气（C3H8）、丙烯气（C3H6）、金火焰工业燃气、霞普气（SHARP）、氟莱玛克斯气（FLAMEX）、特利气等，约占国内新型工业燃气市场的90%。
由于用新型工业燃气切割加工生产成本较乙炔低约1/3，且具有环保无污染、回火率低、安全性能好、易掌握等众多优点，受到了国家各有关管理机构的高度重视，1992年国家科委成果办以（92）第097号文《氧-液化石油气（丙烷）切割技术》，1996年国家经贸委、国家计委、国家科委联合发文（国经贸资［996］628号）推荐《九五期间重点推广节能技术成果》，将氧-丙烷切割技术列为重点推广项目之一；充分显示了国家彻底改造乙炔燃气和推广新型工业燃气的决心、措施和力度。
2、小型切割机械
我国目前生产的小型切割机械产品，从通用的半自动气割机、仿形气割机到专用的型钢气割机、马鞍形气割机约2０多个种类，价格适宜，大、中、小企业都有条件配备，完全可以适合切割人员各种条件下切割生产。近几年，随着机械电子技术和电子计算机技术的进步，一些自动化精密小型切割机相继出现并在生产上应用。另外，还在小型切割机基础上加以改进，以完成Ｕ、Ｖ、Ｙ、Ｋ形坡口及球瓣坡口切割和相贯线切割等工艺要求。
3、等离子弧切割
等离子弧切割是20世纪80年代中期发展起来的一种加工方法，当时主要是为解决不锈钢和有色金属的切割，先后开发了氩、氢、压缩空气、氮、氧等多种气体，一般等离子弧切割及水再压缩等离子切割等多种工艺方法，以适应不同的需要。
普通等离子电源输出电流为20～200Ａ，切割厚度可达30ｍｍ；精细等离子电源输出电流最高可达100Ａ，切割厚度可达12ｍｍ，其中精细等离子割缝宽0.65～0.75ｍｍ，与数控切割机配合可达±0.2ｍｍ的切割精度；水再压缩等离子电源输出电流最高可达1000Ａ，切割厚度可达130ｍｍ。
目前，等离子弧切割机的割炬正朝着割缝精度接近激光精度的方向发展。近年来，随着等离子弧技术的发展，切割20ｍｍ以下的碳钢和低合金钢，因其切割速度快，综合效益好，在煤机行业的应用有增长的趋势。
4、激光切割
激光切割的工业应用始于20世纪70年代初。由于板材激光切割的突出优点而得到越来越来广泛的应用。激光切割与其它切割方法相比，具有以下突出的优点：
① 切割速度快，特别适用于中、薄板的高速切割。
② 切割精度高，切缝宽度小，最小可达0.10mm，一般也在0.13～0.38mm范围内，能精确切割形状复杂、有尖角的零件。切割时的定位精度可达±0.1mm，重复精度达0.03mm。
③ 激光切割的功率密度很高，达106～109W/cm2，因此激光切割时在一点的作用时间很短，周边热影响区很小，工件变形小。
④ 切口平行度好，表面粗糙度小，切边洁净。
⑤ 有广阔的加工适应性，既可以切割金属板材，也可以切割非金属材料；还能切割易碎的脆性材料，以及切割极软、极硬的材料。
因此，目前激光切割已广泛应用于汽车、机床、机车车辆制造、航空航天、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门。
5、高压水切割
高压水切割的原理是将水增压到100～400MPa的超高压后，经由节流小孔（φ0.15～φ0.4mm）以2～3倍的音速喷射到被切的工件上，将水压势能转变为水射流的动能，流速可高达900m/s以上，借助高速高能量密集的水射流的冲击作用，来进行切割。它具有以下显著特点：
① 切割区温升很小，切口中的温度低于100℃，工件不产生热变形及热影响区，因此不会改变被切材料的材质和性能。
② 切口质量高，没有毛刺、挂渣，切割面垂直、平整、光洁度高。
③ 不产生对人体健康有害的气体和粉尘。
目前大部分水射流切割设备主要应用于非金属板材的切割。
6、数控切割
1958年英国氧气公司试制成功了世界上第1台数控切割机，开创了数控切割的新纪元。随后，发达国家都相继开展了对数控切割的技术、工艺、相关配套软件和设备的深入开发研究工作，经过40多年的不懈努力，得益于计算机产业不断进步的相助，已向市场推出了各种类型、功能齐全的系列化数控切割产品。为了满足各种材质的切割性能和精度要求，可以选用火焰、等离子、激光等与之相适应的切割工艺。
我国数控切割技术开发研制是在20世纪80年代初、伴随着微电子技术的成熟并获得广泛应用的基础上开始起步的，经过20多年的努力，现已成为我国切割行业发展最快的现代化切割设备之一。数控切割机以其良好的人机对话操作界面及强大的附助支持功能，并配有自动编程、套料等软件系统的支持，使数控切割机在生产上发挥了重要作用，业已成为我国生产制造企业切割加工的首选。
二、切割技术在煤机行业的应用情况
（一）煤矿机械的制造工艺要求
煤矿机械在生产制造过程中，切割与焊接工件有如下特点：
1、焊接件所用原材料主要为低碳钢、低合金高强度钢。
２、年消耗钢材量大，如郑州煤矿机械集团有限公司高端液压支架生产基地年消耗钢材约300000t。
３、碳钢焊接件多集中采用中厚板，例如厚度在16～30mm之间的板材占煤矿机械厂钢材总消耗量的50%以上。
４、煤矿机械制造工件具有特殊性：
①工件品种多，材料种类相对集中；
②长条形工件占一定份量；
③工件坡口量大，坡口形式Ｕ、Ｖ、Ｙ、Ｋ各异，没有规律性；
④部分工件形状复杂、精度要求高。
（二）切割技术在煤机行业的应用情况
针对煤机行业的切割对象的工艺要求，结合各种切割技术的特点，贯彻经济、适用的原则，我们在选用各种切割技术、切割设备时就有了依据。
1、高压水切割、激光切割因首次设备投资大，且为精密加工手段，目前不适合用于煤机行业的金属切割外，其余几种切割技术均可用在煤机行业。
2、煤机行业的切割设备主要采用机械化、自动化的门架式数控切割设备，辅以小型切割设备。
为提高切割效率、材料利用率、满足年钢材量的切割需求，煤机行业主要采用机械化、自动化的数控火焰切割机为下料手段，这样既节约了人力、又大大减少了二次加工。近几年，煤机厂因持续发展，工艺改造加快，加工手段也经历着跨越式发展，由原来落后的二次加工、多头火焰切割向数控切割技术发展。例如郑州煤矿机械集团有限公司高端液压支架生产基地目前拥有数控切割设备已达42台之多，同时辅以少量的小型气割设备，以消化料頭、料边，提高材料利用率、解决小零件的下料。
3、应加大数控等离子切割设备在煤机行业中的配置比例。
因煤机行业中厚板应用较多、长条形工件易变形，为提高效率和质量、提高生产综合效益，再加上部分工件外形复杂、精度要求高，煤机行业对切割技术的选用将需加大数控等离子切割设备的配置比例。
4、在火焰切割的应用方面应大力推广采用国家推荐使用的新型工业燃气，并应用液氧代替瓶装氧。
为了响应国家号召，贯彻高效、节能、环保无污染的原则，在2008年郑州煤矿机械集团有限公司高端液压支架生产基地项目板材下料车间、2010年中煤张家口煤矿机械有限责任公司煤机装备产业园建设项目下料车间设计中均采用了罐装液氧和罐装丙烷代替氧-乙炔进行切割下料，大大提高了切割质量和效率，减少了安全隐患，节约了成本，节省了材料。
三、结束语
焊接和切割几乎是同时诞生的，20世纪90年代以来，现代焊接和切割技术在不断地互相促进和发展着，随着焊接生产对质量和效率要求的提高，必将对切割产品提出更高的尺寸精度要求。优质、高效、低成本是现代切割技术追求的目标，其优越的性能和良好的经济性已在中国煤机行业长期的生产实践中得到了验证。我们坚信：伴随着中国经济的快速发展、中国煤机行业的做大、做强，现代切割技术在我国煤机行业的明天将会更加辉煌。
参考文献：
[1]张华.我国切割技术的应用现状及发展趋势[J]机械工人（热加工），2004，（5）：22-24.
[关键词] 现代切割技术 煤矿机械行业
前言
在当今的工业领域中，焊接结构件在各行各业中得到了广泛地运用。板材切割是焊接成品加工过程中的首要步骤，也是保证焊接质量的重要工序。利用先进的现代切割技术，不但可以保证产品的焊接质量，提高劳动生产率，同时也使得企業产品的制造成本大幅度下降，缩短了产品生产周期。
近年来，国内外切割技术取得了突破性进展，从单一的氧乙炔火焰气割发展成为新型工业燃气火焰切割、等离子弧切割、激光切割、水射流切割等多能源、多种工艺方法在内的现代化切割技术，与此同时又将现代化控制技术与切割技术相结合，研究开发出新一代的全自动切割设备，它不仅实现了切割生产的高度自动化和高效率，而且无论是形位公差，还是尺寸精度都已达到对焊接结构无需再加工的程度，这样使热切割从传统的下料手段跃进为成形加工的方法，即变二次加工为一次成形加工。
下面根据当前现代切割技术的现状，并结合煤矿机械厂切割技术在生产中的具体应用，对切割技术在煤机行业的选择应用要点作一简单介绍。
一、切割技术的应用现状
1、氧乙炔／新型燃气火焰切割
自1895年法国人LeChatelier发明氧乙炔火焰，至1900年Fouch和Picard制造出第一把氧乙炔割炬，氧乙炔火焰切割作为最古老的热切割技术至今仍是机械制造中的一种加工方法。由于乙炔生产的原料为电石，生产过程中会排出大量电石渣（1ｔ电石生成3.3ｔ电石渣）及H2S3、SO2等有毒有害气体，严重污染环境，在制取溶解乙炔气同时又消耗大量重要化工原料丙酮，加大了生产成本。因此，近20年来国内外有关研究机构及企业相继投入大量资金，开发研究成本低、安全、减少环境污染的新型燃气，目前国内已自主开发及引进了多种新型工业燃气代替乙炔用于工业火焰加工，新型工业燃气应用量较大且推广面较广的几种新型工业燃气为：丙烷气（C3H8）、丙烯气（C3H6）、金火焰工业燃气、霞普气（SHARP）、氟莱玛克斯气（FLAMEX）、特利气等，约占国内新型工业燃气市场的90%。
由于用新型工业燃气切割加工生产成本较乙炔低约1/3，且具有环保无污染、回火率低、安全性能好、易掌握等众多优点，受到了国家各有关管理机构的高度重视，1992年国家科委成果办以（92）第097号文《氧-液化石油气（丙烷）切割技术》，1996年国家经贸委、国家计委、国家科委联合发文（国经贸资［996］628号）推荐《九五期间重点推广节能技术成果》，将氧-丙烷切割技术列为重点推广项目之一；充分显示了国家彻底改造乙炔燃气和推广新型工业燃气的决心、措施和力度。
2、小型切割机械
我国目前生产的小型切割机械产品，从通用的半自动气割机、仿形气割机到专用的型钢气割机、马鞍形气割机约2０多个种类，价格适宜，大、中、小企业都有条件配备，完全可以适合切割人员各种条件下切割生产。近几年，随着机械电子技术和电子计算机技术的进步，一些自动化精密小型切割机相继出现并在生产上应用。另外，还在小型切割机基础上加以改进，以完成Ｕ、Ｖ、Ｙ、Ｋ形坡口及球瓣坡口切割和相贯线切割等工艺要求。
3、等离子弧切割
等离子弧切割是20世纪80年代中期发展起来的一种加工方法，当时主要是为解决不锈钢和有色金属的切割，先后开发了氩、氢、压缩空气、氮、氧等多种气体，一般等离子弧切割及水再压缩等离子切割等多种工艺方法，以适应不同的需要。
普通等离子电源输出电流为20～200Ａ，切割厚度可达30ｍｍ；精细等离子电源输出电流最高可达100Ａ，切割厚度可达12ｍｍ，其中精细等离子割缝宽0.65～0.75ｍｍ，与数控切割机配合可达±0.2ｍｍ的切割精度；水再压缩等离子电源输出电流最高可达1000Ａ，切割厚度可达130ｍｍ。
目前，等离子弧切割机的割炬正朝着割缝精度接近激光精度的方向发展。近年来，随着等离子弧技术的发展，切割20ｍｍ以下的碳钢和低合金钢，因其切割速度快，综合效益好，在煤机行业的应用有增长的趋势。
4、激光切割
激光切割的工业应用始于20世纪70年代初。由于板材激光切割的突出优点而得到越来越来广泛的应用。激光切割与其它切割方法相比，具有以下突出的优点：
① 切割速度快，特别适用于中、薄板的高速切割。
② 切割精度高，切缝宽度小，最小可达0.10mm，一般也在0.13～0.38mm范围内，能精确切割形状复杂、有尖角的零件。切割时的定位精度可达±0.1mm，重复精度达0.03mm。
③ 激光切割的功率密度很高，达106～109W/cm2，因此激光切割时在一点的作用时间很短，周边热影响区很小，工件变形小。
④ 切口平行度好，表面粗糙度小，切边洁净。
⑤ 有广阔的加工适应性，既可以切割金属板材，也可以切割非金属材料；还能切割易碎的脆性材料，以及切割极软、极硬的材料。
因此，目前激光切割已广泛应用于汽车、机床、机车车辆制造、航空航天、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门。
5、高压水切割
高压水切割的原理是将水增压到100～400MPa的超高压后，经由节流小孔（φ0.15～φ0.4mm）以2～3倍的音速喷射到被切的工件上，将水压势能转变为水射流的动能，流速可高达900m/s以上，借助高速高能量密集的水射流的冲击作用，来进行切割。它具有以下显著特点：
① 切割区温升很小，切口中的温度低于100℃，工件不产生热变形及热影响区，因此不会改变被切材料的材质和性能。
② 切口质量高，没有毛刺、挂渣，切割面垂直、平整、光洁度高。
③ 不产生对人体健康有害的气体和粉尘。
目前大部分水射流切割设备主要应用于非金属板材的切割。
6、数控切割
1958年英国氧气公司试制成功了世界上第1台数控切割机，开创了数控切割的新纪元。随后，发达国家都相继开展了对数控切割的技术、工艺、相关配套软件和设备的深入开发研究工作，经过40多年的不懈努力，得益于计算机产业不断进步的相助，已向市场推出了各种类型、功能齐全的系列化数控切割产品。为了满足各种材质的切割性能和精度要求，可以选用火焰、等离子、激光等与之相适应的切割工艺。
我国数控切割技术开发研制是在20世纪80年代初、伴随着微电子技术的成熟并获得广泛应用的基础上开始起步的，经过20多年的努力，现已成为我国切割行业发展最快的现代化切割设备之一。数控切割机以其良好的人机对话操作界面及强大的附助支持功能，并配有自动编程、套料等软件系统的支持，使数控切割机在生产上发挥了重要作用，业已成为我国生产制造企业切割加工的首选。
二、切割技术在煤机行业的应用情况
（一）煤矿机械的制造工艺要求
煤矿机械在生产制造过程中，切割与焊接工件有如下特点：
1、焊接件所用原材料主要为低碳钢、低合金高强度钢。
２、年消耗钢材量大，如郑州煤矿机械集团有限公司高端液压支架生产基地年消耗钢材约300000t。
３、碳钢焊接件多集中采用中厚板，例如厚度在16～30mm之间的板材占煤矿机械厂钢材总消耗量的50%以上。
４、煤矿机械制造工件具有特殊性：
①工件品种多，材料种类相对集中；
②长条形工件占一定份量；
③工件坡口量大，坡口形式Ｕ、Ｖ、Ｙ、Ｋ各异，没有规律性；
④部分工件形状复杂、精度要求高。
（二）切割技术在煤机行业的应用情况
针对煤机行业的切割对象的工艺要求，结合各种切割技术的特点，贯彻经济、适用的原则，我们在选用各种切割技术、切割设备时就有了依据。
1、高压水切割、激光切割因首次设备投资大，且为精密加工手段，目前不适合用于煤机行业的金属切割外，其余几种切割技术均可用在煤机行业。
2、煤机行业的切割设备主要采用机械化、自动化的门架式数控切割设备，辅以小型切割设备。
为提高切割效率、材料利用率、满足年钢材量的切割需求，煤机行业主要采用机械化、自动化的数控火焰切割机为下料手段，这样既节约了人力、又大大减少了二次加工。近几年，煤机厂因持续发展，工艺改造加快，加工手段也经历着跨越式发展，由原来落后的二次加工、多头火焰切割向数控切割技术发展。例如郑州煤矿机械集团有限公司高端液压支架生产基地目前拥有数控切割设备已达42台之多，同时辅以少量的小型气割设备，以消化料頭、料边，提高材料利用率、解决小零件的下料。
3、应加大数控等离子切割设备在煤机行业中的配置比例。
因煤机行业中厚板应用较多、长条形工件易变形，为提高效率和质量、提高生产综合效益，再加上部分工件外形复杂、精度要求高，煤机行业对切割技术的选用将需加大数控等离子切割设备的配置比例。
4、在火焰切割的应用方面应大力推广采用国家推荐使用的新型工业燃气，并应用液氧代替瓶装氧。
为了响应国家号召，贯彻高效、节能、环保无污染的原则，在2008年郑州煤矿机械集团有限公司高端液压支架生产基地项目板材下料车间、2010年中煤张家口煤矿机械有限责任公司煤机装备产业园建设项目下料车间设计中均采用了罐装液氧和罐装丙烷代替氧-乙炔进行切割下料，大大提高了切割质量和效率，减少了安全隐患，节约了成本，节省了材料。
三、结束语
焊接和切割几乎是同时诞生的，20世纪90年代以来，现代焊接和切割技术在不断地互相促进和发展着，随着焊接生产对质量和效率要求的提高，必将对切割产品提出更高的尺寸精度要求。优质、高效、低成本是现代切割技术追求的目标，其优越的性能和良好的经济性已在中国煤机行业长期的生产实践中得到了验证。我们坚信：伴随着中国经济的快速发展、中国煤机行业的做大、做强，现代切割技术在我国煤机行业的明天将会更加辉煌。
参考文献：
[1]张华.我国切割技术的应用现状及发展趋势[J]机械工人（热加工），2004，（5）：22-24.