中国切割行业现状及未来前景

    切割行业的现状及未来前景 自中国焊接学会和中国焊接协会成立以来，两会为切割行业的发展、切割技术的推广应用做出了卓越贡献。特别是近几年，两会多次组织各种形式的国内外学术交流活动，焊接切割展览会和切割行业新产品、新技术现场交流会。组织制定了一系列焊割机具产品的国家新标准和产品分等标准。通过这些工作，使我们对国内外切割行业的发展动态有了一定的了解，也为行业各企业间的技术交流、信息互通提供了很好的机会。从而有力地推动了整个切割行业的技术进步和发展。

　　在当今的工业领域中，焊接结构件在各行各业中得到了广泛地运用。板材切割是焊接成品加工过程中的首要步骤，也是保证焊接质量的重要工序。利用先进的现代切割技术，不但可以保证产品的焊接质量，提高劳动生产率，同时也使得企业产品的制造成本大幅度下降，缩短了产品生产周期。随着新产品、新工艺、新技术的广泛运用。智能化精密切割将成为切割行业今后发展的趋势。

　　1切割行业的现状

　　我国切割行业主要有以下几类生产企业组成1)门式切割机；2)小车式切割机及割嘴；3)等离子切割电源及割嘴；4)手工焊割炬及焊割嘴等。切割行业经过几十年的发展，其产品从单一的手工割炬发展成为一个门类较为齐全的产业。产品基本能满足国内市场的需求，并有部分产品进入国际市场。近年来，我国门式数控切割机生产技术的发展尤为迅速。

　　1.1门式切割机

　　现代仿形切割仍以门式数控切割机为主，因为只有这种数控切割方式，才能有效地保证切割过程中的工序完全自动化。我国数控切割技术发展比较晚，但其发展速度非常快。在八十年代以前，在我国，板材下料主要是以手工或半自动小车下料为主。进入八十年，随着企业改革的不断深入，人们认识到；利用先进的切割技术，不仅是保证产品焊接质量的关键，同时也使得板材利用率大幅度提高。在一些板材用量较大的企业，由于板材利用率的提高，缩短了数控切割机的设备投资回收期，并取得了良好的经济效益。因此，数控切割机的市场需求量逐年上升。从而推动了我国切割行业的飞速发展。

　　目前，国内数控切割机合资或独资企业生产厂家主要有上海伊萨切割机械有限公司、梅塞尔切割焊接有限公司(昆山)，这些企业在技术上得到了国外技术的大力支持，因此产品技术上在国内处于领先地位。而哈尔滨四海数控设备有限公司、哈尔滨华威焊切成套设备有限公司、哈尔滨电机有限责任公司机械电子设备制造厂、中船总公司船舶工艺研究所、深圳博利昌数控切割设备公司、无锡华联焊割设备厂等企业，则利用各自企业自身的优势，在技术上发展迅速，他们的产品规格齐全、性能良好，满足了不同用户的需求。另外他们还开发了一些专用数控切割设备，有些产品在技术上达到或超过国外同类产品。

　　我国数控切割机每年市场需求量约在350-400台之间，产品主要仍是以火焰和普通等离子切割机为主。大型水下等离子切割、精细等离子切割、激光切割等先进切割设备的市场需求量呈逐年上升趋势。

　　数控精细等离子切割设备，这几年发展较快。利用精细等离子技术切割板材，不仅弥补了普通等离子切割的一些不足，同时其切割精度和表面粗糙度均达到了激光切割的下限，由于激光切割设备的投入非常大，维护保养、运行成本较高。一般企业较难承受这样大的投资。为此作为替代激光切割的精细等离子切割设备，由于其优越的切割性能，加之设备的投资比激光切割机要少得多。因此这一产品在市场上受到了很多用户的青睐。目前上海伊萨切割机械有限公司、梅塞尔切割焊接有限公司(昆山)、哈尔滨华威焊切成套设备有限公司等企业均有该产品推向市场。在未来的几年中，这一产品将在市场销售比例中逐年上升。

　　我国切割行业的产品发展打破了焊接与切割之间的传统界线，其产品已跨接焊接、切割两大工序。这几年，很多传统的建筑结构，正逐步被珩架钢结构所替代，加之国家基本建设的大量投入，促使了钢结构行业的飞速发展。H型钢生产线、多轴数控割管机则成为行业技术发展的另一热点。H型钢生产线主要由门式切割机、组立机、自动焊机、和校直机等产品组成，该生产线已成为钢结构厂生产H型钢的主要生产设备。年市场需求量达几十套。

　　其中数控门式自动焊机利用焊缝同步跟踪系统，已成功地运用在挂车变截面底梁的自动焊接生产中。使得挂车变截面底梁由原来的分段焊接，实现了一次连续焊接成形。这样不仅使产品的焊接质量有了很大的提高，而且生产效率成倍提高。目前，已有近十家挂车生产企业在使用这一设备，并取得了很好的经济效益。作为一个有较大市场的新产品，它在今后几年中会将得到很大的发展。

　　目前，国内企业生产的各类数控切割机，均能满足国内各行业的需求，并有一定数量的产品出口。与八十年代相比，当时国内的大型精密数控切割机，主要依赖进口产品。九十年代以来，进口产品呈逐年下降的趋势。目前，我国进口的数控切割机，主要是一些技术比较先进的产品。如大型水下等离子切割机、精细等离子切割机和激光切割机等，进口量仅占我国切割机市场总量的10%。

　　进入新世纪以来，切割行业又有了新的发展，原来我国出口的数控切割机主要销到一些发展中国家。今年上海伊萨切割机械有限公司生产制造的两台轨距11米的大型数控切割机，通过国际招标成功地进入了国际知名企业HHI(韩国现代造船厂)。梅塞尔切割焊接有限公司(昆山)也有一些数控切割机进入了韩国市场。国内其他切割机制造企业产品的出口量也逐步增加，这也标志着我国切割行业的门式切割机的制造水平上了一个新台阶。

　　在数控控制系统方面，国内大多数数控切割机生产厂家，所采用的控制系统均为通用数控系统，经过二次开发后运用到了切割领域中。这些控制系统的研制、开发成本较低，其功能基本能满足常规切割工艺的要求。但对一些特殊要求的切割工艺，则需重新开发控制软件，这样对产品的升级换代及维修都带来了诸多的不便。而国外的专用控制系统其功能非常强大，如切割工艺参数库、故障自诊断、故障记录功能等。这些功能使切割工作更为简便，自动化程度更高。

　　纵观国内各数控切割机厂家，技术发展都比较快，具有一定的综合实力，总体趋于良性发展。特别是国内市场的需求还不断在上升，提高产品质量，不断完善和开发新产品，切割行业发展前景是非常良好的。

　　1.2小车式切割机及割嘴

　　小车式切割机，作为切割行业传统的板材下料设备，由于操作简便、使用灵活等特点，所以在各个行业中应用非常广泛。这几年在技术上和品种上虽没有很大的发展，但产品质量总体趋于稳定。在我国，每年仍有相当部分的板材还是采用小车下料，因此目前市场需求量不会有很大的波动。主导产品仍以CG1-30型小车式切割机为代表，年市场需求量约在1万台左右，其他各种型号的小车式切割机年销售量约5千台左右。

　　我国小车式切割机和割嘴生产厂家，大多是一些老企业，加工设备比较落后，总体自动化程度不高，生产形式仍以单件多工序加工为主，生产效率低，产品质量不易控制。而发达国家生产此类产品，均采用自动化或半自动化设备进行生产。特别是割嘴生产，大多采用自动化生产线进行生产。因此产品质量在生产过程中得到了严格的控制。各企业应加快设备更新换代，降低劳动生产率，不断开发新品提高产品质量。

　　目前，小车切割机市场非常活跃，为了应对市场，参与竞争。一些企业根据自身的特点，对企业现有的技术、资金和人员进行重组。产品向“专、精、特”方向发展，并取得了成功。其中较为典型的是上海气焊机厂，作为一个老企业，面临诸多的困难，为了罢脱困境，近年来他们不断提高小车式切割机的产品质量，降低生产成本，增强产品的市场竞争力。同时充分利用企业的自身优势，根据市场需求研制开发了CNCG系列数控割管机、多工位自动火焰钎焊机和钢板加热器等新产品。还为国家一些重点工程项目开发、配套了一批专用的切割、焊接设备。不仅为国家节约了大量的外汇，也使的企业取得了较好的经济效益。为行业的发展探索了一条创新之路。

　　这几年，我国的割嘴生产规模有了很大的发展，全国割嘴年产量约在200多万只，其中每年有几十万只割嘴出口中东和东南亚地区。由于割嘴的加工工序较多，生产工艺较复杂，影响产品质量的因素也很多，所以产品质量不易控制。各生产企业经过技术改造，生产工艺改进，使得产品质量有了一定提高，加之价格的优势，产量逐年上升，出口量不断增加。国内割嘴生产，主要以宁波金风焊割机械制造有限公司等企业为代表。

　　1.3等离子切割电源及割嘴

　　等离子切割技术发展的历史不长，但其发展的速度非常快。由于等离子切割有较好的切割质量，热变形小，切割速度快等优点，特别是在有色金属和薄板切割方面，其优势更为明显。采用精细等离子切割技术，材料切割表面质量已达到了激光切割质量的下限。随着对等离子切割技术的不断推广和运用，人们对等离子切割技术有了新的认识，因此等离子切割机在各行业中运用越来越广泛。

　　近年来，国产等离子切割电源有了很大的发展。晶闸管逆变电源正逐步替代了原来的漏抗式等离子电源。目前产品的规格比较齐全，特别是在大功率等离子电源上，这几年有了很大的突破。武进市宏伟电器设备有限公司、常州泛洋电器设备有限公司等企业，已向市场推出了大功率等离子切割电源。目前国内已能生产1000A大功率等离子电源，每年各种规格的等离子切割机年产量一万多台，各种规格电极喷嘴等配件近百万套。

　　国产等离子电源，大多用于手工切割和配在小车切割机上。配用于数控切割机上的各类等离子电源还不多，国外同类产品则占有相当高的比例。同国外产品相比，我国等离子电源的稳定性较差，故障率较高，电极、喷嘴、涡流环等配件的加工精度不高，造成了等离子易损件使用寿命较短。在行业中，由于缺乏等离子切割理论研究与生产实践相转换的机制，因此新产品开发速度不快，新技术运用不广。制约了等离子切割技术的进一步发展和运用。目前，还没有得到国内有关研制和开发精细等离子电源的相关信息。

　　1.4焊割炬及焊割嘴

　　由于我国的工业基础还比较薄弱，因此手工焊割炬在我国具有很大的市场，应用范围很广泛。手工割炬这类产品的技术含量较低，市场需求量大。因此国内制造这一产品的厂家较多，而且分布相当广泛。

　　随着经过企业改制和产品结构的调整，加之新燃气不断被推广和运用。给生产企业带来了生机。以前市场供大于求的状况有所改观。并有部分产品出口国外。但就这一产业的总体而言，企业普遍加工技术落后，产品比较单一，经营状况不理想。随着国外一些产品进入中国市场，市场的竞争状况将更趋激烈。当前，首要的任务是研制开发新产品，塑造精品，树立企业新形象，进一步提高产品的内外在质量。上海捷锐公司、隆兴集团公司发展成功经验值得同行借鉴。

　　国外生产焊割炬的企业，其产品涉及面非常广泛。从焊割安全保护用品、专用器具及附件、直到环保防护产品均成系列化生产，而且有一整套与生产和检测相关的标准。而我国焊割行业中很少有此类产品的生产，有些产品在我国还处于空白。随着我国对焊割安全性能，环保要求不断提高，加快相关产品的开发和提高产品的性能，进一步扩展行业产品的内涵，是行业发展的一个新的增长点。

　　这几年，我国的切割行业的发展是有目共睹的，但与发达国家同行相比仍有一定的差距。至今仍有一些因素在制约着切割行业的进一步发展。我国对切割基础理论和切割机理的研究还比较肤浅。对切割工艺参数的研究不够重视。而国外企业则非常重视这些方面的研究，他们有一整套对切割基础理论和工艺参数的研究体系，这也就保证他们不断地有新产品推向市场。“重焊接轻切割”的传统观念仍有一定的市场。目前仍有些企业采用手工或小车切割机进行板材下料，其中有相当一部分企业在其行业中还颇有知名度。这其中固然有企业自身的经济原因，但更主要的是这些企业对切割工艺不重视。这就使得我国利用数控切割机下料的板材量，远远落后于发达国家的水平。

　　2切割行业的发展趋势

　　切割行业的发展始终与金属制造企业(特别是造船业)发展是分不开的，通过与这些企业的紧密合作和技术交流，给我们切割行业，带来了许多不同的生产理念和富有挑战性的经验和技术。

　　现代金属制造企业为了优化其产品的结构性能，使得产品更经济，生产周期更短，在国际市场上更具竞争力。这就必须对其原有的制造技术和生产工艺提出新的设想和要求，部分设想和要求将要在切割设备上得以实现。这样就对我们切割行业提出了新的课题和新的设计理念。

　　2.1提高切割前工件的准备质量

　　对钢结构生产企业来说，材料在切割前必须进行表面预处理。在板材切割过程中，有大量焊接轮廓线和后道工序标记需要进行划线、定位。在板材切割、划线和焊接过程中，必须除去表面防护层和锈迹。这样才能提高切割速度和焊接质量。如果不去除这些防护层和锈迹，将会使得切割速度下降，在一些情况下还会产生切割表面缺陷，而需要修补。在焊接过程中，还会导致角焊缝超标，造成不可预测的变形和以后表面位置偏差，生产代价昂贵的不良后果。同时还会使得表面划线变得模糊不清。影响了后道工序的正常进行。

　　要解决这些问题有许多种方法。目前常用的方法，主要是在切割机上安装喷砂装置，这一方法是用细砂高速喷射在切割、划线表面，从而起到清洁金属表面的作用，在以后的工序中，可以或多或少地起到清洁焊接表面的作用。但现今掌握的喷砂技术其工作速度只能达到4m/min，表面清洁率为75%。这一速率只能满足切割的要求，而目前喷粉划线、等离子弧划线和喷墨划线已达到了20m/min速度。显然采用这一方法，已不能完全适应高速切割的工艺要求。

　　要掌握一种装置，使其表面处理的速率与划线速度相匹配，这样才能使得生产效率得到提高。目前，国外已研制出一种高速打磨装置，使得表面处理速度达到了20m/min，表面清洁率为92%，从而真正实现了高速自动化的切割方法。

　　2.2型钢切割和空间曲线切割

　　在现代化的产品设计中，运用了大量型钢焊接方式。型钢切割最近成为切割行业技术发展的一个新的热点。近几年，关于工业上型钢切割的想法和报道很多。我们这里所讨论的工业用型钢，主要是指变截面，扁球面及球形截面型材。大多数型钢切割后将直接进行焊接，因为型钢切割后再进行表面加工，这样是非常困难的，而且效率低下，质量不易控制。但目前所使用的型钢切割方法，其切割轮廓线的正确性和生产力，远没有达到现代平面切割所达到的水平。

　　目前，最普通的操作方法，是采用专机配置氧火焰割炬或等离子割炬，利用专用夹具与定位系统，实现定位-夹紧-切割-松开的操作方法。这种操作方法有两大缺点1〕定位、夹紧、松开的操作方式很费时2〕切割后的型钢集聚的残余应力释放后，常常会导致切割形状的误差。简单的说；就是这种操作方法限制了切割设备的工作能力，并且行容易产生不合格的产品。

　　目前,国外已在门式切割机上安装一个专用切割机械手，开发了一种五轴控制系统，配上专用切割软件，该系统可以就在空间切割出各种轨迹。利用特殊的跟踪探头，在切割过程中控制切割运行轨迹。这样就可以对型材端部和中间(如排料孔)进行切割，这种切割方法避免上述方式的不足。也就是说，在型材上特殊的最终切割得以实现。

　　2.3切割工具的改进及应用

　　由于计算机设计在工业设计中得到了广泛地运用。原先在板材切割后，很多相贯切割面，需后面多道加工工序，才能得以实现最终焊接面，现在要求在板材切割过程中，要求完成这些相贯面的切割，这样不仅可以减掉多道工序，而且保证了焊接质量。

　　原来的坡口切割工艺，大多是采用等角坡口切割，现在的工业设计，则要求有变角坡口切割，因此在切割工具上出现了无限旋转变坡口割炬、等离子变坡口割炬(VBA)等专用切割工具。利用专用切割软件，使得这种坡口切割装置的编程变得非常简便，工作时只需输入切割材料的厚度、坡口角度，其他所有设置均有控制器自动完成，控制系统能根据切割方向及割缝位置，自动在板材上表面或下表面设置割炬的旋转点。

　　等离子切割有其独特的优点，利用等离子进行坡口切割，以经济角度来看，变得越来越重要。因此，许多门式数控切割机上都安装了等离子坡口切割装置。在切割过程中，只需启动与之相关切割“窗口”，输入必要切割参数即可进行自动切割。

　　等离子割炬有许多电缆和软管，为了防止这些电缆和软管在切割过程中缠绕。目前国外主要采用“防缠绕技术”和“柔性切割技术”，这些技术的运用，使的等离子变坡口切割得以实现。

　　2.4激光切割技术的发展

　　自上世纪七十年代初，激光切割技术投入生产应用以来，发展速度非常快，技术日趋完善。目前工业发达国家对这一技术的运用较为广泛。促使激光切割技术得到更多使用的主要原因是：激光切割具有热变形小、切割精度高、易于实现无人自动切割。通过使用改进型的大功率激光源，使其切割速度接近了等离子切割的水平，从切割表面质量来看，激光切割优于等离子切割。

　　目前，国外已研制出适用于坡口切割的激光处理器和相关的控制软件。解决了激光坡口切割所需大量数据处理的问题，使的在切割过程中的角度、光距以及运行速度得到了有效的控制。这样使激光切割更具实用性。其中德国ESAB和TRUMPF公司已向市场推出多功能三维激光切割机。

　　从现今人们所掌握的各种切割技术来看，激光切割技术无疑是最好的切割方法。除了上面所述的特点外，激光切割还具有噪声小、无污染等优点。随着人们环保意识的不断增强，加之激光源制造成本的下降，这样激光切割技术优势更为突出。利用激光切割技术替代火焰和等离子切割，将成为今后切割技术发展的趋势。

　　2.5扩展切割机控制系统的职能

　　随着ISO9000质量保证体系在各企业中的实施，为了总结产品生产状况，在生产过程中记录工艺参数、故障信息的工作变得越来越重要。这也赋于了控制系统对生产流程和工艺管理新职能。数控控制系统监控着许多参数。除了要精确记录无故障的生产过程，还要记录故障发生情况。如果将所有的故障信息和工作时的切割工艺参数随时储存起来，那么通过这些保存下来的数据，就可随时总结出产品质量状况。所有这些信息均有日期和时间记录。这对以后正确分析故障原因和修改相关参数大有益处。

　　通过使用先进的火焰及等离子切割设备，希望切割部件获得质量均一的切割表面。为了实现这一目标，排除人为因素和提高经验数据的准确性是非常重要的。为了使之成为可能，将有关参数保存在易于保管的数据库内，需要时可随时提取。例如，在等离子切割过程中，一旦选定材料的种类，板材的厚度及合适的切割气体，即可从数据库中获得所有必要的参数设置，数控系统则将这些数据传送到电力传输系统和流体传感控制装置，以控制给定值。这样一来，切割机的所有执行机构，就能够非常精确的执行这些数值，不正确操作的概率大大下降，这就意味着切割零件的切割质量能够保持稳定。任何一个切割机操作人员都可生产出相同切割质量的零件。在工作过程中，一旦材料的组成发生显著变化，而原来数据库中没有这方面信息，操作人员则需对相关的参数进行适当的修改，这些新的数据将成为数据库中的固定信息，并随时能够进行修改。

　　为了改进生产计划，完善工艺流程。通过数控系统将切割机与企业中央数据网络相连，这样可以对多台数控切割机的工作状态和工作流程进行监控。通过动态数据交换服务器进行交流，可直接对多台切割机进行生产流程的安排，一旦发现妨碍生产流程及周期性延误生产的情况，便可及时进行生产流程的重新安排，排除延误生产的因素。网络化、信息化是现代企业实现现代化管理的基础。

　　3结束语

　　现代切割机技术在工业领域中的运用将是多方面的，以上仅是对现代切割技术,在提高切割工艺水平和提高焊接质量等方面，介绍了国外一些切割技术的发展趋势和动态。今后我们切割行业还有很多工作要做，如非金属切割技术，大功率激光切割技术，全自动切割流水线等项目的研制开发。只有通过不断努力，不断拓宽我们的工作思路，切割行业将在新形势下得到进一步的发展。