一般来说， 金属板材切割是指将单个金属板材分割成两块或多块。 但是，它还涉及使用剪切力、热量或任何其他形式的能量从板材上去除不需要的部分。 切割过程需要在切割位置施加高压，这可以使板材从指定区域断裂以形成所需的形状。 它包括工件、切削刀具、工件夹具、加工刀具和切削液。

金属板材切割有​​多种方法。 让我们详细概述一下它们。

 

剪切切割

剪切技术是基于施加超过材料最大剪切强度的剪切力来切割指定位置的原理。

1、锯切

锯切利用刀片运动将大块金属切割成小块。 刀片的运动因类型而异。 例如，钢锯通过往复运动切割板材，而圆锯则使用旋转刀片。 刀片上的齿负责在切割过程中产生切割间隙。

2.冲孔

钣金冲孔作业

冲孔 是切割金属板材的一种简单方法。 冲床用于制造不同形状的相对较小的零件。 它涉及使用冲床，对放置在冲模中的金属板施加力，以形成所需形状的零件。

根据冲出的几何形状，有多种冲孔程序，例如冲孔、切缝、开槽、咬边和穿孔。

冲孔型	描述
穿孔	穿孔会产生一个槽或单个孔。 它涉及金属板材成型（挤压）和切割技术的结合，从而将废料降至最低。
采血	只需冲床一次，它就可以制作出百叶窗、拉片和通风口等特征。
切角	开槽需要进行一系列的冲孔，其中金属板的各个区域被去除以达到期望的结果。 大多数边缘和弯曲位置都受到限制。
半开槽	半开槽不仅仅适用于边缘和弯曲位置，还适用于更复杂的几何形状。
插	它使用冲压概念在金属板上创建一个矩形槽。
嗑	步冲涉及两个或多个重叠冲头的组合，从而产生不同的几何形状。
射孔	穿孔是打几个小孔，孔之间有一点间隙。

3.拉削

拉削是一种标准的金属板材切割技术，其中带齿的工具（拉刀）从金属板材上去除材料以获得所需的形状。 即使采用复杂的孔设计，它也能够用金属板材生产大量相同的物品。 当包含齿（拉刀）的切削工具沿着切削位置被拉动时，前几个齿从表面去除材料，而其他齿则向下深入以进行精加工切削。

拉削操作

- 拉削工艺 分为直线式和旋转式两种。

直线拉削	工具相对于金属板线性移动。 它仅限于创建 2D 挤压形状。
旋转拉削	拉削刀具相对于工件以旋转运动移动并产生轴对称形状。 它可以创建螺旋花键和直花键、不规则轮廓、枪管膛线等等。

4. 下料

钣金落料

- 消隐 与拳击非常相似； 两种技术均采用冲床。 唯一的区别是，冲出的工件是所需形状的理想零件（也称为毛坯），而剩下的则是边角料。 冲孔时，冲出的部分就是废品。 在此过程中会浪费一些材料，可以通过嵌套毛坯来最大程度地减少材料的浪费。 铝、黄铜、青铜、低碳钢和不锈钢是最常用的冲裁材料 （RSShaikh，2015）.

它是一种相对简单的金属板材切割方法，只需将金属板材送入落料机即可。 可以对冲裁机进行改造以满足精确的输出规格，使其非常适合尺寸一致性的大规模制造。 它可用于飞机清洗机、齿轮、汽车零部件以及广泛的其他应用。

• • 用切削刃冲裁

当固定切削刃中产生裂纹时，需要在冲裁过程中剪切切削刃。 这个过程需要非常谨慎、正确的工具设置和熟练的操作员。

5.分条

分切原理

纵剪 是用相对的圆形刀片切割金属板材的过程。 它用于以线性和曲线图案切割金属板材。 当片材通过两个相对的圆形刀片时，片材施加刀片的压缩力，从而产生切割。

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非剪切切割

代替剪切力， 非剪切技术 在切割位置使用强热、高压或喷砂。

1、激光切割

激光切割操作

用高强度激光束切割金属板材被称为 激光切割。 在强热的帮助下，激光束冲击切割位置并分离工件。 它可以处理的厚度最大为 10 毫米。

使用传统工具进行加工可以更快、更准确。 在这里，激光切割工艺解决了这个问题。 因此，如果制造商需要快速、精确的钣金切割，它是一种有效的解决方案。

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激光切割的类型

激光切割技术主要分为三种类型：玻璃纤维、Co2 和晶体激光。

玻璃纤维	光纤激光切割是利用玻璃纤维放大基础种子激光器的最节能技术。 在短时间内切割薄片的效率非常高。 也适用于切割反光材料。 这种方法对于切割金属、涂层金属和聚合物来说是准确的。
Co2	Co2 激光是一种低成本、高效的技术，主要采用二氧化碳、惰性气体氦和氮的混合光束。 它可以比纤维切割机刺穿更厚的材料。 木材、玻璃、纸张、织物、皮革和丙烯酸树脂都是一些例子。
水晶	由于波长较短，它们可以切割 Co2 激光无法切割的硬质材料，例如陶瓷、涂层材料和硬化钢。

2. 水射流切割

水射流切割操作

水射流切割 是用高压水射流去除原材料中细线的技术。 水射流侵蚀工件的确切位置，将其分成两半。 它是基于水侵蚀的想法。 当高速水射流接触表面时，就会发生材料去除。

纯水射流适合切割较软的材料，但磨料颗粒与水结合可切割较硬的材料。 磨料颗粒的目的是提高水射流的切割能力。

3.等离子切割

等离子切割 是使用电离气体射流（称为等离子体）切割金属板材工件的过程。 它在切割位置熔化金属板材，从而形成所需的切割形状。 氩气和氮气是等离子切割工艺中最常用的气体。

等离子切割工艺

电能将气体加热，使其电离并转化为等离子体，通过喷嘴引导至切割位置，使金属板熔化，然后将熔化的部分吹走。

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使用模具进行钣金切割的机理

使用模具切割金属板首先将板材送入装置的底部组件（称为模具）。 上部称为冲裁模。

• 当通过冲模施加力时，冲模向工件移动并接触。 一旦板材与冲床接触，切割位置就会发生塑性变形
• 塑性变形后，冲床穿透工件 （王，2018）。 在渗透阶段，裂纹扩展发生在抛光区域
• 最后，冲床离开冲出的零件并返回到原来的位置。

 

一些特殊的切割工艺

1.修剪

在开始任何制造项目之前，从工作表的边缘和边框去除材料是一项重要任务，而修剪过程可以有效地完成这项工作。

装饰带 在翻边或弯曲之前对金属板材进行加工。 它可以去除工件上的毛刺和碎屑，使切割表面保持光滑且易于在后续制造步骤中使用。

2.去毛刺

去毛刺 与修剪过程非常相似。 它从钣金零件的切割位置去除多余的材料。 唯一的区别在于修边使用切割工具，而去毛刺则使用刷子或小型手动工具完成。 它去除小毛刺和碎屑以获得光滑的边缘。

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影响因素

多种加工变量、操作条件和外部因素会影响钣金切割过程。 下表包含一些最重要的因素。

影响因素	变量	描述
加工变量	加工中的变量包括能量、施加的力、温度、刀具寿命和切屑形成。	· 高能量加速切割过程。 · 温度过高影响切割位置的尺寸均匀性。 ·连续的切屑形成有助于获得优异的表面光洁度，但切屑形成的不规则性会导致振动和较差的表面光洁度。
操作变量	切削液、刀具条件	· 缺乏切削液会在切削过程中产生过多的热量、振动和摩擦。 · 磨损的刀具会降低效率、表面质量和循环时间。 · 操作变量也会影响尺寸精度、切割速度和功耗。
外部变量	操作员的技能、设计的复杂性、钣金的性能	· 材料的机械加工性影响公差、刀具寿命、尺寸一致性和生产周期时间。 · 复杂的设计需要更多的时间来完成加工操作，需要熟练的操作员，并且实现严格的公差具有挑战性。

 

结语

钣金切割是钣金制造的基本步骤，涉及分割钣金件并通过切割指定区域来创建所需的形状。 任何钣金制造项目都从将钣金切割成所需的尺寸和形状开始。 因此，需要适当的计划、分析和执行才能获得预期的结果。

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常见问题

钣金切割工艺有哪些示例？

最常见的钣金切割工艺是冲孔、落料、分切、锯切、激光切割和水射流切割。 但是，哪种类型适合您的项目取决于规格和所需的精度。

影响钣金切割工艺的因素有哪些？

能量施加力、温度波动、刀具寿命、切屑形成、切削液、刀具条件、操作员技能、设计的复杂性和钣金材料质量都是钣金切削的影响因素。

水射流可以切割多少厚度？

水射流切割工艺可切割厚度达 300 毫米的材料。 然而，对于较软的材料，它是 400mm。

激光切割和等离子切割有什么区别？

虽然这两种方法都使用热量来切割工作表，但不同之处在于等离子体使用电离气体，而激光切割使用高度集中的光子束。

 

参考书目

1. RSShaikh, R. (2015)。 影响钣金冲裁工艺的因素综述。 伊梅尔.
2. 王娜（2018）。 金属板材切割过程中的断裂机制及其对剪切边缘拉伸性的影响。 国际拉深研究小组第37届年会。