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3、管材切割

許多情況下，管結構件常常需要在端部加工出各種相貫線(xiàn)形狀，以便于焊接組合。另外，管坯分斷、管壁切口、切槽的情況也經(jīng)常碰到。這種管壁材料的“分離”或“切割”，是管材成形的一個(gè)重要內容。管切割的方法很多，常用的有機械切削、沖切以及先進(jìn)的激光切割等。對于批量不大的情況，主要采用機械切削方式，如車(chē)削、銑削、園盤(pán)鋸切割、砂輪切割等，其主要問(wèn)題是生產(chǎn)效率低，且環(huán)境污染較大。下面主要談?wù)劰懿臎_切和先進(jìn)的激光切割技術(shù)。

3.1管材沖切

利用沖壓方法可以完成管端切割、管壁切孔、切槽，效率高、成本低、省能源、污染少。但由于管結構的特殊性，采用沖切往往在模具結構和管斷面變形控制方面遇到困難，容易出現管壁塌陷、截面畸變、管壁材料撕裂等嚴重影響成形質(zhì)量的問(wèn)題，難以得到復雜的斷面形狀，有時(shí)甚至無(wú)法用沖壓方法生產(chǎn)。相對于板材的沖切，國內外對管材這種“非平面型材”的沖切技術(shù)至今研究很少，遠談不上深入、系統，現有一些文章介紹的管材沖切裝置大都結構復雜、制造使用成本高，難以得到普及應用。如聚氨酯管材沖切模具，結構復雜且效率低下，實(shí)際應用很少。近年國內一些單位對管材沖切成形理論與實(shí)踐方面的問(wèn)題進(jìn)行了研究，并取得了一定成果。例如[溫彤. 管材的沖切加工，金屬成形工藝]，開(kāi)發(fā)的薄壁管端頭沖切技術(shù)，取代了傳統銑削加工，并成功地應用于摩托車(chē)車(chē)架的生產(chǎn)上。這些成果表明，利用壓力機及模具，采用高效率、低成本的沖切方法，是可以代替傳統機械切削進(jìn)行管材剖切的。另外，一些企業(yè)還采用液壓缸為動(dòng)力源，帶動(dòng)沖切凸模完成管材端頭的切割，其好處是成本低、適應性強。

3.2管材的激光切割

激光頻率單一，具有單色性、相干性、平行性等很多優(yōu)異特性，在工業(yè)中的用途十分廣泛，如光纖通訊、激光測量、同位素分離等。在材料加工方面，激光可用于切割、焊接及熱處理等。下面主要介紹管材的激光切割。用激光切割管材，可以替代機械鉆孔、銑削、鋸切、沖壓或清理毛口等需要不同設備和硬質(zhì)工具的加工工序，實(shí)現復雜管結構的下料切割、倒角、切槽或孔、刻痕以及其他可能的尺寸和形狀特征加工等。

利用激光切割管材有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1) 激光光斑小，能量密度高，因此材料損耗極少，且尺寸精度高切口平整干凈，無(wú)毛刺，寬度一般只有0.1~0.3mm，因此可以得到很小的公差。

(2)切割的熱影響區很小，幾乎沒(méi)有熱變形，無(wú)氧化可以制造高質(zhì)量、更一致的零件，特別有利于后續的自動(dòng)焊接。

(3)切割速度快，生產(chǎn)效率高激光切割的所有操作都可以作為一個(gè)連續的操作過(guò)程統一到同一單元，大大減少了物流時(shí)間；結合現有成熟的CAD/CAM技術(shù)，可以大量減少加工的初始設置時(shí)間，方便地完成管材零件從設計到加工。

(4)能切割的材料范圍廣

(5)切割部位和切割溫度能方便而靈敏地予以控制，配合其他設備，便于實(shí)現自動(dòng)化生產(chǎn)

(6)噪聲振動(dòng)小，對環(huán)境基本無(wú)污染利用激光切割，可以快到使工程師從新零件圖開(kāi)始在幾分鐘內拿到實(shí)物，較傳統加工提高8~20倍效率。高速多軸激光系統和機器人模塊可以處理大范圍三維管成形，無(wú)論是彎曲、管端成形還是液壓成形，順利完成空間管結構的組合。此外，為降低裝配定位時(shí)間，減少甚至消除裝配夾具，許多結構采用了所謂“自定位”設計，即相匹配的零件一個(gè)有突起而另一個(gè)設計有對應的槽。但這種設計要求形狀切割準確。激光設備典型的運動(dòng)軸系統可以以±0.005mm的精度定位其切割頭，達到傳統手段很難達到的切割精度，這一方面有利于后續的機器人自動(dòng)焊接，也使裝配時(shí)間大大減少。相對傳統加工方法，激光加工不僅快捷、方便，而且加工質(zhì)量好，適應面廣，經(jīng)濟效益顯著(zhù)。因此盡管激光切割系統的價(jià)格比較昂貴，但仍具有較強的優(yōu)勢。近年來(lái)，許多激光產(chǎn)品制造商應用其生產(chǎn)平板零件切割設備的經(jīng)驗，開(kāi)發(fā)了各種激光管切割設備，使激光管切割設備得到快速發(fā)展。