不锈钢板焊接坡口加工工艺探究
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1传统焊接坡口加工方式及缺陷
板材购入后，用等离子半自动切割机按要求尺寸下料，并对焊接坡口进行切割，最后由人工用角磨机对焊口进行修磨，以达到使用要求。经过实践发现此种方法在实际施工中存在许多的缺陷，其主要缺陷如下：1）虽然等离子切割效率高，但是切割后必须对坡口进行修磨，以去除其在切割中产生的氧化层。2）在切割过程中产生的高频和电磁辐射及大量的烟尘和重金属物质，对操作人员的身体有一定的危害。3）等离子切割后坡口组织发生变化，容易产生焊接缺陷，虽然对焊接强度影响不大，但对使用过程中的耐腐蚀性有很大的影响，会严重影响到管道的使用寿命。4）人工对其切割面的修磨劳动强度大、工作效率低。
2刨床加工钢板焊接坡口的方法
为了提高工作效率和保证焊接坡口的质量，以便给后续的焊接工作提供可靠的保障，在无专用加工坡口设备的情况下，我们拟定利用车间现有的单臂刨床对坡口进行刨削加工。车间现有单臂刨床的加工范围：最大加工长度4000mm，床面宽度1200mm。需要加工板材尺寸：长3173mm，宽1500mm，厚10mm。由于板材的宽度超过了刨床工作台范围，所以在加工中要考虑工件的压紧问题。钢板的压紧只能采用在长度方向上进行压紧，由于工件长，所以就存在板材的两端压紧了，而中间位置不能很好地压紧，在刨削过程中就会出现装夹刚性差而引起振动、板材压不平使刨出的坡口不均匀等现象，甚至出现因装夹刚性问题而无法进行加工。
3利用单臂刨床加工钢板的坡口
3．1专用压杠的应用
为了避免出现钢板中间位置压不实的情况，我们改变工件的压紧方法：由普通压板的压紧方式改为制作一个专用长压杠。
3．1．1专用压杠的制作
为了保证减少装夹过程中的变形，增大夹紧力，使加工更稳定。决定压杠由两段200mm×3500mm的槽钢反扣后焊接在一起，两块槽钢焊接在一起后可以使压杠刚性增加。在槽钢200mm宽度方向上每隔500mm焊接一块6mm×50mm×200mm的长方形板。长方形板的作用是为将来加装斜垫铁做准备。槽钢焊接在一起后两端各钻一个孔距3300mm的φ26孔。（用作装M24螺栓压紧板材用）。
3．1．2压杠的压紧方式
用压杠压紧板材长度方向的一端，另一端的两侧用两个压板压紧，另外由于压杠过长使板材的中间部分无法有效的压紧，所以我们在槽钢焊接方板处产生的间隙中加入若干个斜垫铁（由于斜垫铁有楔入压紧的作用，所以板材的中间部分也就得到有效的压紧）。
3．2大尺寸钢板坡口的加工
由于不锈钢的特性，在刨削加工中不锈钢比较难加工。1）加工硬化倾向大，高温强度高。与一般钢材相比，不锈钢的强度、硬度并不高，甚至还低些，但由于含有大量Cr、Ni、Mn等元素，塑性和韧性好，高温强度高，加工硬化倾向大，因此切削负荷重。此外，奥氏体不锈钢在切削过程中，内部还会析出一些碳化物，加剧了对刀具的擦伤。2）导热系数低。不锈钢导热系数一般约为中碳钢导热系数的1／2～1／4，切削温度高，刀具磨损快。3）切屑与刀具粘结现象严重。不锈钢材质在切削过程中容易生成积屑瘤，既影响加工表面光洁度，又容易造成刀具表面剥落。4）切屑不易卷曲、折断。对封闭及半封闭容屑的刀具，易造成切屑堵塞现象，使加工表面光洁度下降及刀具崩刃。5）线膨胀系数大。不锈钢的线膨胀系数约为碳素钢线胀系数的一倍半，在切削温度的作用下，工件容易热变形而影响加工尺寸精度。针对上述情况，我们对加工过程中的刀具材料、刀具几何参数及切削用量的选择等方面都采取了具体的措施。
3．2．1刀具材料的选择
选用硬度高、韧性及耐热性好，具有与不锈钢化学亲和力小的刀具材料。可采用高速钢刀具或钨钴类硬质合金刀具。虽然钨钴类硬质合金刀具硬度高、耐磨性好，但是抗冲击性能差，特别是在装夹刚性不好的情况下容易产生扎刀的现象，所以我们拟采用高速钢刨刀，虽然高速钢刀具硬度、耐磨性等方面不如硬质合金，但是如果刀具角度刃磨合理也会有很好的耐用度和加工效果。
3．2．2刀具几何参数的选择
1）前角及后角不宜大，经过多次的试磨，我们采用如下刀具角度，有效地解决和控制了刀具磨损问题。前角10°～15°后角5°～10°主偏角采用60°（也就是焊口所需要的角度）2）断屑槽采用直线圆弧形断屑槽采用直线圆弧形，这样就增大了刀具楔角的角度，使刀头的强度增加并拥有良好的散热效果，并且直线圆弧型槽大大减小了切屑的排除阻力，能使大量的切削热被切屑带走。另外断屑槽尽量磨得大而光滑，防止因切屑排除不流畅造成铁屑堵塞，使切削温度升高而加快刀具的磨损。3）修磨刨刀的前后刀面，粗糙度达到Ra1．6以上，使切屑排除更加流畅，并且不容易粘结在刀刃上，大大的提高了刀具的耐用度。4）负倒棱不易过宽，可取0．2～0．4mm。
3．2．3切削用量的选择
1）切削速度不宜过高，由于不锈钢导热性差，切屑和刀具具有很高的粘结性，容易产生积屑瘤，对加工影响很大。为了避免产生积屑瘤，我们采用较低的切削速度，大约20m／min。2）进给量不宜过大，以免切削负荷过重，但也不要太小，进给量宜选用0．45mm。3）吃刀深度：加工钢板坡口时，选用主偏角为60°的成型刀具直接刨削完成。
3．2．4提高刀具及工件的刚度
板材定位压紧后，就要对其进行刨削。上刀架由于压杠的原因，刀杆部分要伸出很长，会使刀杆刚性降低影响加工，所以我们采用单臂刨床的侧刀架进行刨削。为了提高刀具的刚度，可增大刀杆截面积，减少刀具的悬伸长度等。
3．2．5减少基本时间，提高工作效率
在刨削加工过程中，适当提高刨床后退速度，可以大大的缩短工件加工的基本时间，提高工作效率。
4加工结果
通过以上对板材压紧的改进、材料的分析、刀具的刃磨以及切削用量的选择等方面所采取的一系列措施，有效的改善了316L不锈钢板材在加工过程中的难点问题，大大的提高了工作效率（效率是等离子切割后再人工修磨的3倍以上），并在加工质量上为下一步的焊接提供了可靠的保障。
作者：杨磊 单位：唐山三友化工股份有限公司