高新切割技术在我国造船业中的发展及应用（四）
<p> 文献记载，激光切割碳钢通常采用辅助氧气来加快切割速度，同时获得高质量的切割效果，但这一般只适用于切割厚度小于20 mm以下的碳钢板。最近另有一篇报道应该引起大家的兴趣，1年多前在美国阿拉巴马州的“Render船舶修造有限公司”。一项由激光和(增压)氧气组合的切割新工艺被用于切割50 mm厚的钢板，而切割所用的CO2激光系统的功率还不到2 kW，这一切割方法具备了切割100 mm厚钢板的潜能。</p><p> 这项被称为“LASOX”的工艺技术的工作原理为：激光束直接穿过割炬前端割嘴的中心孔投射在钢板上，使钢板迅速加热至点燃温度，而从割嘴喷出的高速氧气流恰好喷射在激光束的聚射范围内，将这部分钢板高温氧化燃烧，并把熔化的金属及其氧化物吹离钢板形成割缝，割炬随数控切割床身对钢板作相对移动以完成零件的切割。不同于氧—燃气切割，这里没有燃气参与预热反应，而是由激光在1~2 s内就将投射区域的温度加热至超过900℃。事实上，为了达到预期的氧化反应效率，仅要求激光束的功率能产生和维持点燃温度即可，而不必采用那些能够产生足以熔化钢板温度的、功率很大的激光源。</p>
<p> “LASOX”的实用成果是：在大约1 s内就可以完成38 mm厚钢板的穿孔连续切割速度可达200 mm/min，割缝宽度仅有几毫米；每切割一张钢板比火焰切割平均可以节省时间40 min，作业成本更经济；割嘴离钢板的初始距离上升到7 mm，较常规激光切割的0.5~2 mm增加了许多，减少了切割穿孔飞溅物对割嘴的损耗；切割表面质量好，热影响区小，可以获得较高的切割精度，省略许多后续加工。更让人意想不到的是，只需加装一把特制的增压割炬后，即可用常规激光装置切割38 mm厚的钢板。</p>
<p> 从上可知，它为如何将激光切割更经济、更有效地应用于中国造船业提供了一个成功的范例和开启一条新思路，我们应给予充分重视，跟踪关注其发展动向，并创造条件开展相关的课题研究，做一些尝试，为进一步提高船厂切割效益作出贡献。</p>
<p> 5船用型材自动化切割</p>
<p> 经统计，船体结构中各种型材(包括组焊型材和轧制型材)的质量平均占到船体质量的20%左右，型材的品种有：球扁钢、角钢、扁钢、T型钢等，这些型材在成形或焊接加工前要切割各种形状的端头和中间孔，并标识记号及加工装配用的线段。由于型材的品种、规格尺寸多种多样，更有变幻无常的切割内容和要求，使得我们无法借助现有的设备和手段来自动化批量生产，因此国内船厂长期以来只能靠熟练工人利用半自动的机械设备进行人工操作，生产效率低、劳动强度大、质量难以控制，这与板材已普遍运用数控切割相比呈现了极其鲜明的反差。为了改变这一作业的落后状况，国内骨干造船企业(如：外高桥和江南)已引进了型材切割的关键设备——数控等离子型材切割机，它被用于切割型材形状各异的端头和中间孔，而且可以按需要在型材上打印标识和划线，构筑了型材自动切割作业的雏形，但这仅仅是开始离国际上已广泛采用的、由型材储存和提取系统、机器人型材切割系统、零件型材的分类和运出托盘等组成的型材加工生产线来看，无论在功能、加工质量上，还是生产效率上，都尚有很长的路程要走。好在此项工作已引起了我国造船界的重视，相关课题的立项研究已摆上议事日程，相信用不了多久，目前的状况将会有较大的改观。</p>
<p> 6结束语</p>
<p> 优质、高效、低成本是高新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船舶工业长期的生产实践中得到了验证。为了实现成为世界第一造船大国的(以载重吨计)的既定方针，我们必须加快增加造船总量的步伐，由此可见，造船用钢量在未来一段时期将呈现快速增长趋势，这无疑是为高新切割技术的未来发展搭建好了表演舞台。到那时，汇集着我们几代造船人梦想，旨在提升我国造船能力的一系列技术创新项目：新一代适应能力更强、加工效率更高的型材柔性切割流水线、板材柔性切割流水线；运用网络技术来远程通信、远程控制的无人化数控切割车间；乃至打破厂际界限的区域性钢板、型材(切割)加工中心等，将一一变为现实。我坚信：伴随着中国船舶工业的做大、做强，高新切割技术在我国造船业的明天将会更加辉煌。</p>
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