一、切割和坡口加工设备

切割和坡口加工是钛制容器制造的首道工序。

（一）切割设备

切割设备包括：气割、等离子、水切割、剪切、线切割、激光切割等设备。在多种切割方法中，由于切割效率、设备成本等多种因素，数控火焰和等离子切割占有绝大多数的比重。这两种切割工艺方式，往往采用同一套数控切割设备，成为数控火焰与等离子两用切割机。通常所说的数控切割机，不做特定说明时，也往往指的是数控火焰或等离子切割机。根据切割所用的切割能源和工艺方法的不同，数控切割可分为数控火焰切割、数控等离子切割、数控激光切割、数控线切割等几种。

线切割，亦称为电火花加工。是用金属线作为负电极，对导电或半导电材料的工件依电火花放电作用，使工件不断地被电蚀。金属丝不断地上下移动，工件在数控系统的驱动下，进行相对金属丝的移动，从而完成工件的尺寸加工。线切割一般切割速度为30~50mm/s，速度很慢，但其加工精度和表面粗糙度很小，属于精加工范畴。广泛用于磨具等零件的加工。

激光切割，激光切割是利用高能量的激光束作为“切割刀具”对材料进行热切割的加工方法。可实现对金属、非金属板材等的切割。激光切割按激光的种类，又可分为气体激光割和固体激光切割。激光切割加工速度快，加工精度较高。激光切割的厚度，由激光发生器的功率来决定。大功率的激光发生器，目前都依赖进口，价格很高，从而数控激光切割机的

价格也很昂贵。

高压水射流切割，是将水增压至超高压（100~400MPa）后，经节流小孔(φ0.15~0.4mm)射出，借助高速高密集度水射流（或再加人磨料）的冲击作用进行切割。利用高压水射流，可以切割各种金属与非金属材料。

1.气割设备

（1）焊割炬及焊割嘴

焊割炬及焊割嘴在钛设备制造中广泛使用，不受场地、位置的限制。包括焊割安全保护用品、专用器具及附件、环保防护产品。缺点是切割后有氧化区，需要另外的加工去除，且不环保。

（2）等离子切割机

等离子是一种由气体的部分分子和原子被分离而产生的电离子，因此其具有极强的导电性。在等离子割炬中，这种等离子气体被高温加热，然后通过喷嘴高速喷出。由于高热量聚集，所有导电材料都将会融化，同时由于电弧的高速运转和压力，融化的材料被吹开从而在材料表面形成一个非常狭窄的切缝。等离子弧通过等离子割炬中安装的电极进行传递，与等离子电源的负极相连接，从而连接到工件。等离子切割是对导电材料进行切割的技术，配合不同的工作气体可以切割不同的金属材料，如不锈钢、铝、钛、铜等。其适用于垂直切割，

剖面切割，模板切割和斜面切割。

等离子切割具有切割质量较好及热变形小等优点，特别是在有色金属和薄板切割方面，优势更为明显。采用精细等离子切割技术，切割表面质量已达到了激光切割质量的下限。近年来，国产等离子切割电源的发展速度比较快。晶闸管逆变电源正逐步替代了原来的电抗式等离子电源，产品规格比较齐全，特别是大功率等离子电源，有了很大的突破。

1. GDP660 型数控等离子火焰切割机

该设备采用旋转压缩气体保护等离子弧与外界环境隔离。等离子割炬的喷嘴通过旋转气帽及周围的旋转气体而得到了有效地保护，避免各种衍生物质的影响，特别是通过穿孔开始切割后，旋转气体的流量和成分最佳化可以有效针对不同材质获得最好的切割效果。

3.水切割

水切割的特点：①无切割材料及厚度限制；②无切割方向的限制；③水刀在工件上所产生的侧向力极小；④不会产生热效应及变形；⑤不会产生具有毒性的气体；⑥可加工各种厚度的各种材料，无需更换加工设备；⑦可完成各种异形加工；⑧可降低设定时间及节省使用夹制具成本；⑨不需二次加工，可节省时间及制造成本；⑩符合环保要求，可提供良好作环境。

FCM2515型数控水切割机：X向切割行程2500mm，Y型切割行程1500mm，切割最大压力413.79MPa（60000psi）。

4.剪板机

剪板机是采用机械传动或液压传动的锻压设备。通过传动系统把电动机旋转运动和能量传给工作机构刀片，从而剪断板料。剪板机一般由下面几部分组成：

① 工作机构 由曲轴、连杆、压料块和刀片等零件组成；

②传动机构 包括齿轮传动，带传动等；

③操作系统 如离合器和制动器；

④能源系统 如电动机和飞轮；

⑤支承部分 如机身、工作台；

⑥辅助系统与附属装置如润滑系统;保护装置等。

为了减小剪切力，当板料宽、薄时，一般将刀片做成斜度为2°斜刀片；当板料窄而厚时，则用平刀剪切。压力容器行业选用的剪板机一般要求最大剪切厚度在20mm，板料抗拉强度为490MPa，板料最大宽度在3000mm以下。

5.线切割

线切割设备中，低速走丝机电极丝以铜线作为工具电极，一般以低于0.2m/s的速度作单向运动，在铜线与铜、钢或超硬合金等被加工物材料之间施加60~300V的脉冲电压，并保持5~50μm间隙，间隙中充满去离子水（接近蒸馏水）等绝缘介质，使电极与被加工之间发生火花放电，并彼此被消耗、腐蚀，在工件表面上电蚀出无数的小坑，通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，使被加工物成为合乎要求的尺寸大小及形状精度的产品。目前精度可达0.001mm级，表面质量也接近磨削水平。工作平稳、均匀、抖动小、加工精度高、表面质量好，但不宜加工大厚度工件。由于机床结树密，技术含量高，机床价格高，因此使用成本也高。

立式自旋转电火花线切割机。其特点与传统的高速走丝和低速走丝电火花线切割加工均有不同，首先是电极丝的运动方式比传统两种的电火花线切割加工多了一个电极丝的回转运动；其次，电极丝走丝速度介于高速走丝和低速走丝之间，速度为1~2m/s。由于加工过程中电极丝增加了旋转运动，实现了电极丝的高速旋转运动和低速走丝的复合运动。在粗加工时采用8~12m/s高速走丝，精加工时采用1~3m/s低速走丝，这样工作相对平稳、抖动小，并通过多次切割减少材料变形及钼丝损耗带来的误差，使加工质量也相对提高，加工质量可介于高速走丝机与低速走丝机之间。

21世纪初，国内有数家高速往复走丝电火花线切割机生产企业实现了在高速走丝机上的多次切割加工(该类机床被俗称为“中走丝”)。多次切割是一项综合性的技术，它涉及机床的数控精度、脉冲电源、工艺数据库、走丝系统、工作液及大量的工艺问题，并不是简单地在高速走丝机上加上一套运丝变频调速系统即可实现的，只有那些制造精度高，并在诸方面创造了多次切割条件的往复走丝电火花线切割机才能进行多次切割和无条纹切割，并获得显著的工艺效果。

(二) 坡口加工

板料边缘的坡口加工可采用机械加工方式完成，也可采用切割完成。采用机械加工方法加工坡口的设备一般有刨边机、铣边机及便携式板料坡口加工设备；气割方式由于加工完的坡口材质热影响区较多，故在薄板或钛材质的板料坡口加工应用较少。目前，坡口加工主要使用刨边机和铣边机进行加工。

刨边机是用刨刀加工金属板边缘以形成焊接所需的各种焊接坡口的机床，机床的主运动为水平方向的往复式直线运动。钛设备行业中使用的刨边机，由于容器展开长所限，行程一般选用12000mm以内，板料厚度200mm以内。

铣边机 铣边机分为XB系列铣边机、自行驱动铣边机。可完成各类低碳钢板、不锈钢板及铝板在焊接前的坡口加工，斜边、直边、U形坡口能一次铣削成形，与刨边机相比，具有价格低、能耗低、工效高、表面粗糙度好、操作及维修方便等优点。铣边机的特点：铣边机作为刨边机的替代产品，具有功效高、精度高、能耗低等优点，一般5~20mm 厚度，45°以下坡口，可以一次性成形。