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切割行業的現狀及未來前景
發布日期:2011-06-23 18:37

                                                切割行業的現狀及未來前景

自中國焊接學會和中國焊接協會成立以來,兩會為切割行業的發展、切割技術的推廣應用做出了卓越貢獻。特別是近幾年,兩會多次組織各種形式的國內外學術交流活動,焊接切割展覽會和切割行業新產品、新技術現場交流會。組織制定了一系列焊割機具產品的國家新標準和產品分等標準。通過這些工作,使我們對國內外切割行業的發展動態有了一定的了解,也為行業各企業間的技術交流、信息互通提供了很好的機會。從而有力地推動了整個切割行業的技術進步和發展。
    
    在當今的工業領域中,焊接結構件在各行各業中得到了廣泛地運用。板材切割是焊接成品加工過程中的首要步驟,也是保證焊接質量的重要工序。利用先進的現代切割技術,不但可以保證產品的焊接質量,提高勞動生產率,同時也使得企業產品的制造成本大幅度下降,縮短了產品生產周期。隨著新產品、新工藝、新技術的廣泛運用。智能化精密切割將成為切割行業今后發展的趨勢。
    
    1 切割行業的現狀
    
    我國切割行業主要有以下幾類生產企業組成1)門式切割機;2)小車式切割機及割嘴;3)等離子切割電源及割嘴;4)手工焊割炬及焊割嘴等。切割行業經過幾十年的發展,其產品從單一的手工割炬發展成為一個門類較為齊全的產業。產品基本能滿足國內市場的需求,并有部分產品進入國際市場。近年來,我國門式數控切割機生產技術的發展尤為迅速。
    
    1.1 門式切割機
    
    現代仿形切割仍以門式數控切割機為主,因為只有這種數控切割方式,才能有效地保證切割過程中的工序完全自動化。我國數控切割技術發展比較晚,但其發展速度非常快。在八十年代以前,在我國,板材下料主要是以手工或半自動小車下料為主。進入八十年,隨著企業改革的不斷深入,人們認識到;利用先進的切割技術,不僅是保證產品焊接質量的關鍵,同時也使得板材利用率大幅度提高。在一些板材用量較大的企業,由于板材利用率的提高,縮短了數控切割機的設備投資回收期,并取得了良好的經濟效益。因此,數控切割機的市場需求量逐年上升。從而推動了我國切割行業的飛速發展。
    
    目前,國內數控切割機合資或獨資企業生產廠家主要有上海伊薩切割機械有限公司、梅塞爾切割焊接有限公司(昆山),這些企業在技術上得到了國外技術的大力支持,因此產品技術上在國內處于領先地位。而哈爾濱四海數控設備有限公司、哈爾濱華威焊切成套設備有限公司、哈爾濱電機有限責任公司機械電子設備制造廠、中船總公司船舶工藝研究所、深圳博利昌數控切割設備公司、無錫華聯焊割設備廠等企業,則利用各自企業自身的優勢,在技術上發展迅速,他們的產品規格齊全、性能良好,滿足了不同用戶的需求。另外他們還開發了一些專用數控切割設備,有些產品在技術上達到或超過國外同類產品。
    
    我國數控切割機每年市場需求量約在350-400臺之間,產品主要仍是以火焰和普通等離子切割機為主。大型水下等離子切割、精細等離子切割、激光切割等先進切割設備的市場需求量呈逐年上升趨勢。
    
    數控精細等離子切割設備,這幾年發展較快。利用精細等離子技術切割板材,不僅彌補了普通等離子切割的一些不足,同時其切割精度和表面粗糙度均達到了激光切割的下限,由于激光切割設備的投入非常大,維護保養、運行成本較高。一般企業較難承受這樣大的投資。為此作為替代激光切割的精細等離子切割設備,由于其優越的切割性能,加之設備的投資比激光切割機要少得多。因此這一產品在市場上受到了很多用戶的青睞。目前上海伊薩切割機械有限公司、梅塞爾切割焊接有限公司(昆山)、哈爾濱華威焊切成套設備有限公司等企業均有該產品推向市場。在未來的幾年中,這一產品將在市場銷售比例中逐年上升。
    
    我國切割行業的產品發展打破了焊接與切割之間的傳統界線,其產品已跨接焊接、切割兩大工序。這幾年,很多傳統的建筑結構,正逐步被珩架鋼結構所替代,加之國家基本建設的大量投入,促使了鋼結構行業的飛速發展。H型鋼生產線、多軸數控割管機則成為行業技術發展的另一熱點。H型鋼生產線主要由門式切割機、組立機、自動焊機、和校直機等產品組成,該生產線已成為鋼結構廠生產H型鋼的主要生產設備。年市場需求量達幾十套。
    
    其中數控門式自動焊機利用焊縫同步跟蹤系統,已成功地運用在掛車變截面底梁的自動焊接生產中。使得掛車變截面底梁由原來的分段焊接,實現了一次連續焊接成形。這樣不僅使產品的焊接質量有了很大的提高,而且生產效率成倍提高。目前,已有近十家掛車生產企業在使用這一設備,并取得了很好的經濟效益。作為一個有較大市場的新產品,它在今后幾年中會將得到很大的發展。
    
    目前,國內企業生產的各類數控切割機,均能滿足國內各行業的需求,并有一定數量的產品出口。與八十年代相比,當時國內的大型精密數控切割機,主要依賴進口產品。九十年代以來,進口產品呈逐年下降的趨勢。目前,我國進口的數控切割機,主要是一些技術比較先進的產品。如大型水下等離子切割機、精細等離子切割機和激光切割機等,進口量僅占我國切割機市場總量的10%。
    
    進入新世紀以來,切割行業又有了新的發展,原來我國出口的數控切割機主要銷到一些發展中國家。今年上海伊薩切割機械有限公司生產制造的兩臺軌距11米的大型數控切割機,通過國際招標成功地進入了國際知名企業HHI(韓國現代造船廠)。梅塞爾切割焊接有限公司(昆山)也有一些數控切割機進入了韓國市場。國內其他切割機制造企業產品的出口量也逐步增加,這也標志著我國切割行業的門式切割機的制造水平上了一個新臺階。
    
    在數控控制系統方面,國內大多數數控切割機生產廠家,所采用的控制系統均為通用數控系統,經過二次開發后運用到了切割領域中。這些控制系統的研制、開發成本較低,其功能基本能滿足常規切割工藝的要求。但對一些特殊要求的切割工藝,則需重新開發控制軟件,這樣對產品的升級換代及維修都帶來了諸多的不便。而國外的專用控制系統其功能非常強大,如切割工藝參數庫、故障自診斷、故障記錄功能等。這些功能使切割工作更為簡便,自動化程度更高。
    
    縱觀國內各數控切割機廠家,技術發展都比較快,具有一定的綜合實力,總體趨于良性發展。特別是國內市場的需求還不斷在上升,提高產品質量,不斷完善和開發新產品,切割行業發展前景是非常良好的。
    
    1.2 小車式切割機及割嘴
    
    小車式切割機,作為切割行業傳統的板材下料設備,由于操作簡便、使用靈活等特點,所以在各個行業中應用非常廣泛。這幾年在技術上和品種上雖沒有很大的發展,但產品質量總體趨于穩定。在我國,每年仍有相當部分的板材還是采用小車下料,因此目前市場需求量不會有很大的波動。主導產品仍以CG1-30型小車式切割機為代表,年市場需求量約在1萬臺左右,其他各種型號的小車式切割機年銷售量約5千臺左右。
    
    我國小車式切割機和割嘴生產廠家,大多是一些老企業,加工設備比較落后,總體自動化程度不高,生產形式仍以單件多工序加工為主,生產效率低,產品質量不易控制。而發達國家生產此類產品,均采用自動化或半自動化設備進行生產。特別是割嘴生產,大多采用自動化生產線進行生產。因此產品質量在生產過程中得到了嚴格的控制。各企業應加快設備更新換代,降低勞動生產率,不斷開發新品提高產品質量。
    
    目前,小車切割機市場非常活躍,為了應對市場,參與競爭。一些企業根據自身的特點,對企業現有的技術、資金和人員進行重組。產品向“專、精、特”方向發展,并取得了成功。其中較為典型的是上海氣焊機廠,作為一個老企業,面臨諸多的困難,為了罷脫困境,近年來他們不斷提高小車式切割機的產品質量,降低生產成本,增強產品的市場競爭力。同時充分利用企業的自身優勢,根據市場需求研制開發了CNCG系列數控割管機、多工位自動火焰釬焊機和鋼板加熱器等新產品。還為國家一些重點工程項目開發、配套了一批專用的切割、焊接設備。不僅為國家節約了大量的外匯,也使的企業取得了較好的經濟效益。為行業的發展探索了一條創新之路。
    
    這幾年,我國的割嘴生產規模有了很大的發展,全國割嘴年產量約在200多萬只,其中每年有幾十萬只割嘴出口中東和東南亞地區。由于割嘴的加工工序較多,生產工藝較復雜,影響產品質量的因素也很多,所以產品質量不易控制。各生產企業經過技術改造,生產工藝改進,使得產品質量有了一定提高,加之價格的優勢,產量逐年上升,出口量不斷增加。國內割嘴生產,主要以寧波金風焊割機械制造有限公司等企業為代表。
    
    1.3 等離子切割電源及割嘴
    
    等離子切割技術發展的歷史不長,但其發展的速度非常快。由于等離子切割有較好的切割質量,熱變形小,切割速度快等優點,特別是在有色金屬和薄板切割方面,其優勢更為明顯。采用精細等離子切割技術,材料切割表面質量已達到了激光切割質量的下限。隨著對等離子切割技術的不斷推廣和運用,人們對等離子切割技術有了新的認識,因此等離子切割機在各行業中運用越來越廣泛。
    
    近年來,國產等離子切割電源有了很大的發展。晶閘管逆變電源正逐步替代了原來的漏抗式等離子電源。目前產品的規格比較齊全,特別是在大功率等離子電源上,這幾年有了很大的突破。武進市宏偉電器設備有限公司、常州泛洋電器設備有限公司等企業,已向市場推出了大功率等離子切割電源。目前國內已能生產1000A大功率等離子電源,每年各種規格的等離子切割機年產量一萬多臺,各種規格電極噴嘴等配件近百萬套。
    
    國產等離子電源,大多用于手工切割和配在小車切割機上。配用于數控切割機上的各類等離子電源還不多,國外同類產品則占有相當高的比例。同國外產品相比,我國等離子電源的穩定性較差,故障率較高,電極、噴嘴、渦流環等配件的加工精度不高,造成了等離子易損件使用壽命較短。在行業中,由于缺乏等離子切割理論研究與生產實踐相轉換的機制,因此新產品開發速度不快,新技術運用不廣。制約了等離子切割技術的進一步發展和運用。目前,還沒有得到國內有關研制和開發精細等離子電源的相關信息。
    
    1.4 焊割炬及焊割嘴
    
    由于我國的工業基礎還比較薄弱,因此手工焊割炬在我國具有很大的市場,應用范圍很廣泛。手工割炬這類產品的技術含量較低,市場需求量大。因此國內制造這一產品的廠家較多,而且分布相當廣泛。
    
    隨著經過企業改制和產品結構的調整,加之新燃氣不斷被推廣和運用。給生產企業帶來了生機。以前市場供大于求的狀況有所改觀。并有部分產品出口國外。但就這一產業的總體而言,企業普遍加工技術落后,產品比較單一,經營狀況不理想。隨著國外一些產品進入中國市場,市場的競爭狀況將更趨激烈。當前,首要的任務是研制開發新產品,塑造精品,樹立企業新形象,進一步提高產品的內外在質量。上海捷銳公司、隆興集團公司發展成功經驗值得同行借鑒。
    
    國外生產焊割炬的企業,其產品涉及面非常廣泛。從焊割安全保護用品、專用器具及附件、直到環保防護產品均成系列化生產,而且有一整套與生產和檢測相關的標準。而我國焊割行業中很少有此類產品的生產,有些產品在我國還處于空白。隨著我國對焊割安全性能,環保要求不斷提高,加快相關產品的開發和提高產品的性能,進一步擴展行業產品的內涵,是行業發展的一個新的增長點。
    
    這幾年,我國的切割行業的發展是有目共睹的,但與發達國家同行相比仍有一定的差距。至今仍有一些因素在制約著切割行業的進一步發展。我國對切割基礎理論和切割機理的研究還比較膚淺。對切割工藝參數的研究不夠重視。而國外企業則非常重視這些方面的研究,他們有一整套對切割基礎理論和工藝參數的研究體系,這也就保證他們不斷地有新產品推向市場。“重焊接輕切割”的傳統觀念仍有一定的市場。目前仍有些企業采用手工或小車切割機進行板材下料,其中有相當一部分企業在其行業中還頗有知名度。這其中固然有企業自身的經濟原因,但更主要的是這些企業對切割工藝不重視。這就使得我國利用數控切割機下料的板材量,遠遠落后于發達國家的水平。
    
    2 切割行業的發展趨勢
    
    切割行業的發展始終與金屬制造企業(特別是造船業)發展是分不開的,通過與這些企業的緊密合作和技術交流,給我們切割行業,帶來了許多不同的生產理念和富有挑戰性的經驗和技術。
    
    現代金屬制造企業為了優化其產品的結構性能,使得產品更經濟,生產周期更短,在國際市場上更具競爭力。這就必須對其原有的制造技術和生產工藝提出新的設想和要求,部分設想和要求將要在切割設備上得以實現。這樣就對我們切割行業提出了新的課題和新的設計理念。
    
    2.1 提高切割前工件的準備質量
    
    對鋼結構生產企業來說,材料在切割前必須進行表面預處理。在板材切割過程中,有大量焊接輪廓線和后道工序標記需要進行劃線、定位。在板材切割、劃線和焊接過程中,必須除去表面防護層和銹跡。這樣才能提高切割速度和焊接質量。如果不去除這些防護層和銹跡,將會使得切割速度下降,在一些情況下還會產生切割表面缺陷,而需要修補。在焊接過程中,還會導致角焊縫超標,造成不可預測的變形和以后表面位置偏差,生產代價昂貴的不良后果。同時還會使得表面劃線變得模糊不清。影響了后道工序的正常進行。
    
    要解決這些問題有許多種方法。目前常用的方法,主要是在切割機上安裝噴砂裝置,這一方法是用細砂高速噴射在切割、劃線表面,從而起到清潔金屬表面的作用,在以后的工序中,可以或多或少地起到清潔焊接表面的作用。但現今掌握的噴砂技術其工作速度只能達到4m/min,表面清潔率為75%。這一速率只能滿足切割的要求,而目前噴粉劃線、等離子弧劃線和噴墨劃線已達到了20m/min速度。顯然采用這一方法,已不能完全適應高速切割的工藝要求。
    
    要掌握一種裝置,使其表面處理的速率與劃線速度相匹配,這樣才能使得生產效率得到提高。目前,國外已研制出一種高速打磨裝置,使得表面處理速度達到了20m/min,表面清潔率為92%,從而真正實現了高速自動化的切割方法。
    
    2.2 型鋼切割和空間曲線切割
    
    在現代化的產品設計中,運用了大量型鋼焊接方式。型鋼切割最近成為切割行業技術發展的一個新的熱點。近幾年,關于工業上型鋼切割的想法和報道很多。我們這里所討論的工業用型鋼,主要是指變截面,扁球面及球形截面型材。大多數型鋼切割后將直接進行焊接,因為型鋼切割后再進行表面加工,這樣是非常困難的,而且效率低下,質量不易控制。但目前所使用的型鋼切割方法,其切割輪廓線的正確性和生產力,遠沒有達到現代平面切割所達到的水平。
    
    目前,最普通的操作方法,是采用專機配置氧火焰割炬或等離子割炬,利用專用夾具與定位系統,實現定位-夾緊-切割-松開的操作方法。這種操作方法有兩大缺點1〕定位、夾緊、松開的操作方式很費時2〕切割后的型鋼集聚的殘余應力釋放后,常常會導致切割形狀的誤差。簡單的說;就是這種操作方法限制了切割設備的工作能力,并且行容易產生不合格的產品。
    
    目前,國外已在門式切割機上安裝一個專用切割機械手,開發了一種五軸控制系統,配上專用切割軟件,該系統可以就在空間切割出各種軌跡。利用特殊的跟蹤探頭,在切割過程中控制切割運行軌跡。這樣就可以對型材端部和中間(如排料孔)進行切割,這種切割方法避免上述方式的不足。也就是說,在型材上特殊的最終切割得以實現。
    
    2.3 切割工具的改進及應用
    
    由于計算機設計在工業設計中得到了廣泛地運用。原先在板材切割后,很多相貫切割面,需后面多道加工工序,才能得以實現最終焊接面,現在要求在板材切割過程中,要求完成這些相貫面的切割,這樣不僅可以減掉多道工序,而且保證了焊接質量。
    
    原來的坡口切割工藝,大多是采用等角坡口切割,現在的工業設計,則要求有變角坡口切割,因此在切割工具上出現了無限旋轉變坡口割炬、等離子變坡口割炬(VBA)等專用切割工具。利用專用切割軟件,使得這種坡口切割裝置的編程變得非常簡便,工作時只需輸入切割材料的厚度、坡口角度,其他所有設置均有控制器自動完成,控制系統能根據切割方向及割縫位置,自動在板材上表面或下表面設置割炬的旋轉點。
    
    等離子切割有其獨特的優點,利用等離子進行坡口切割,以經濟角度來看,變得越來越重要。因此,許多門式數控切割機上都安裝了等離子坡口切割裝置。在切割過程中,只需啟動與之相關切割“窗口”,輸入必要切割參數即可進行自動切割。
    
    等離子割炬有許多電纜和軟管,為了防止這些電纜和軟管在切割過程中纏繞。目前國外主要采用“防纏繞技術”和“柔性切割技術”,這些技術的運用,使的等離子變坡口切割得以實現。
    
    2.4 激光切割技術的發展
    
    自上世紀七十年代初,激光切割技術投入生產應用以來,發展速度非常快,技術日趨完善。目前工業發達國家對這一技術的運用較為廣泛。促使激光切割技術得到更多使用的主要原因是:激光切割具有熱變形小、切割精度高、易于實現無人自動切割。通過使用改進型的大功率激光源,使其切割速度接近了等離子切割的水平,從切割表面質量來看,激光切割優于等離子切割。
    
    目前,國外已研制出適用于坡口切割的激光處理器和相關的控制軟件。解決了激光坡口切割所需大量數據處理的問題,使的在切割過程中的角度、光距以及運行速度得到了有效的控制。這樣使激光切割更具實用性。其中德國ESAB和TRUMPF公司已向市場推出多功能三維激光切割機。
    
    從現今人們所掌握的各種切割技術來看,激光切割技術無疑是最好的切割方法。除了上面所述的特點外,激光切割還具有噪聲小、無污染等優點。隨著人們環保意識的不斷增強,加之激光源制造成本的下降,這樣激光切割技術優勢更為突出。利用激光切割技術替代火焰和等離子切割,將成為今后切割技術發展的趨勢。
    
    2.5 擴展切割機控制系統的職能
    
    隨著ISO9000質量保證體系在各企業中的實施,為了總結產品生產狀況,在生產過程中記錄工藝參數、故障信息的工作變得越來越重要。這也賦于了控制系統對生產流程和工藝管理新職能。數控控制系統監控著許多參數。除了要精確記錄無故障的生產過程,還要記錄故障發生情況。如果將所有的故障信息和工作時的切割工藝參數隨時儲存起來,那么通過這些保存下來的數據,就可隨時總結出產品質量狀況。所有這些信息均有日期和時間記錄。這對以后正確分析故障原因和修改相關參數大有益處。
    
    通過使用先進的火焰及等離子切割設備,希望切割部件獲得質量均一的切割表面。為了實現這一目標,排除人為因素和提高經驗數據的準確性是非常重要的。為了使之成為可能,將有關參數保存在易于保管的數據庫內,需要時可隨時提取。例如,在等離子切割過程中,一旦選定材料的種類,板材的厚度及合適的切割氣體,即可從數據庫中獲得所有必要的參數設置,數控系統則將這些數據傳送到電力傳輸系統和流體傳感控制裝置,以控制給定值。這樣一來,切割機的所有執行機構,就能夠非常精確的執行這些數值,不正確操作的概率大大下降,這就意味著切割零件的切割質量能夠保持穩定。任何一個切割機操作人員都可生產出相同切割質量的零件。在工作過程中,一旦材料的組成發生顯著變化,而原來數據庫中沒有這方面信息,操作人員則需對相關的參數進行適當的修改,這些新的數據將成為數據庫中的固定信息,并隨時能夠進行修改。
    
    為了改進生產計劃,完善工藝流程。通過數控系統將切割機與企業中央數據網絡相連,這樣可以對多臺數控切割機的工作狀態和工作流程進行監控。通過動態數據交換服務器進行交流,可直接對多臺切割機進行生產流程的安排,一旦發現妨礙生產流程及周期性延誤生產的情況,便可及時進行生產流程的重新安排,排除延誤生產的因素。網絡化、信息化是現代企業實現現代化管理的基礎。
    
    3 結束語
    
    現代切割機技術在工業領域中的運用將是多方面的,以上僅是對現代切割技術,在提高切割工藝水平和提高焊接質量等方面,介紹了國外一些切割技術的發展趨勢和動態。今后我們切割行業還有很多工作要做,如非金屬切割技術,大功率激光切割技術,全自動切割流水線等項目的研制開發。只有通過不斷努力,不斷拓寬我們的工作思路,切割行業將在新形勢下得到進一步的發展。
 

                      百勝焊割將與時俱進著力為中國的焊割行業做出自己的貢獻!!!

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