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　近55年的技術(shù)發(fā)展，使得造船業(yè)中的大量產(chǎn)品和制造工藝得以更新?lián)Q代。

        切割是造船行業(yè)最關(guān)鍵的生產(chǎn)技術(shù)之一，近年來激光切割技術(shù)在造船業(yè)中的應(yīng)用越來越多。1954年，首次使用火焰切割機進(jìn)行全氧燃燒修整板材邊緣，這也成為造船業(yè)的主要切割器材。這些設(shè)備用于日本造船廠之前，已經(jīng)在歐洲造船廠中使用。

        1955年，自動板材打標(biāo)機被開發(fā)出來。1960年，造船業(yè)開始使用電子顯影落樣（EMP）設(shè)備。輔助的打標(biāo)過程用來標(biāo)記切割線、配件線、底線和序列化的工作順序。在歐洲市場，1/10級光學(xué)跟蹤全氧燃燒切割機很受歡迎，后來被陸續(xù)出口到日本。

        1960到1965年代，一家挪威公司發(fā)明了一種造船軟件，使得一種CNC控制器可以改裝到現(xiàn)有的光學(xué)追蹤機上。該CNC控制器在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，英國、德國和法國的切割機制造商也紛紛開始生產(chǎn)CNC切割機。當(dāng)時，日本的大型造船廠也開始使用軟件和數(shù)控切割機。由于采用進(jìn)口機械的造船廠對機器的精確性和耐用性的要求越來越高，1966年Koike公司開發(fā)出了日本第一臺數(shù)控切割機。

        1970年，粉末標(biāo)記——一種全氧燃燒的加工工藝，通過在切割板上噴涂融化的粉末（主要是鋅）制作出切割線；這一通過機械加工制作切割線的工藝逐漸取代了沖壓記號。同時帶有自動旋轉(zhuǎn)切割頭的全氧燃燒坡口切割單元被開發(fā)出來，并被裝配到數(shù)控切割機。1973年之前，用于標(biāo)線的特種機械被采用，以滿足造船廠和建橋者的需求。

        1975年左右，東德研發(fā)出了一種空氣等離子切割系統(tǒng)，并被幾家造船廠采用。研發(fā)此項技術(shù)的目的旨在改善熱變形。然而，切割邊緣處氮化物的形成對亞弧焊接過程造成了影響。

　　世界上的首個空氣等離子切割系統(tǒng)由Koike公司在1981年研發(fā)出來，并運用到造船過程中，其中搭載了一種全新設(shè)計的等離子體煙氣收集器。這是很有必要的，因為在一個長軌系統(tǒng)，很難清除煙氣；相反，當(dāng)把煙氣收集器安裝到切割頭運動系統(tǒng)中，煙氣在切割點便能被清除。

        第一臺數(shù)控氧氣等離子坡口切割機在1983年才被一些大型的造船廠采用。后來數(shù)控等離子坡口切割機成為了造船業(yè)的主流。直至1987年，市面上才有噴墨打標(biāo)設(shè)備，安裝在數(shù)控線打標(biāo)機，配備自動旋轉(zhuǎn)的打標(biāo)頭。這項技術(shù)被很多船廠和橋梁建設(shè)商采納，因為它非常靈活，能從各個角度打標(biāo)。

        1990年橋梁建筑行業(yè)開始采用3千瓦的框架式CO2激光切割機。在造船業(yè)，采用激光切割機要追溯到1995年，由于需要切割更厚的鋼板，造船業(yè)最終采用了6千瓦的CO2激光切割機。

        1997年激光坡口切割機研發(fā)成功，并被意大利的一家造船廠所采用。采用等離子切割技術(shù)，切割斜邊緣帶平板的Y型坡口，在1997年開始在造船廠使用。Y斜面通過利用兩個等離子體炬來完成，一個用于直線切割，一個用于斜面切割。造船廠一般在同一個機器上配備兩到四套該設(shè)備。

        5千瓦的龍門式CO2激光切割機在2002年日本國際焊接展中展出，到2006年才開始被一些造船廠采用。2005年，造船廠開始用特制的數(shù)控噴墨打標(biāo)機，以便在最短的時間內(nèi)在整塊鋼板上完成信息的印刷作業(yè)。該設(shè)備是和日本主要造船廠一起開發(fā)的。
        
        切割在造船廠中的應(yīng)用

        典型的造船廠中，生產(chǎn)工序是從打標(biāo)鋼板開始的，接著是切割船身和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，最后是船舶整體建造。用于標(biāo)記流程的鋼板印刷系統(tǒng)包括特種機械，用來一次性印刷整個大鋼板。數(shù)控全氧燃燒切割機/等離子切割機和激光切割機，門式切割機和便攜式切割機都會用于切割過程。加熱炬和便攜式焊接機將用于總裝/焊接過程，盧格刀（用于鉤吊在后面會被移走的大型結(jié)構(gòu)）將用于最后精整工序。此外，還有用于角鐵切割或切割孔洞的打標(biāo)/切割機。  

　　在所有運用于造船業(yè)的設(shè)備之中，CO2激光切割機享有很高的聲譽，因為他們減少了勞動力，減少了焊接成本和時間，減少了切割之后的二次加工。最初，人們以為激光切割將很難用在造船業(yè)中，因為斜面切割的要求很多，也很復(fù)雜。最終，等離子切割機、制造機械、磨床在很多作業(yè)中也被采用。最近這一現(xiàn)象有所改觀，因為開發(fā)出來了多種不同的切割程序，配有一個激光坡口切割炬和自帶的編程系統(tǒng)。激光坡口切割能夠?qū)崿F(xiàn)高精確度、高附加值，也能減少切割后續(xù)的生產(chǎn)時間和成本，比如在總裝和焊接中。
        
        激光切割的優(yōu)勢

        激光切割的縫寬度為等離子切割的1/8，零件尺寸可以允許最大+/- 1毫米的熱變形。這樣，激光切割部件對后續(xù)的總成裝備和焊接步驟更有利，減少了接縫的調(diào)試時間和焊接的失誤。在船廠，焊藥銅板背襯單側(cè)子弧焊越來越受歡迎，焊接過程中需要高度精確的Y斜切尺寸，而這很難用等離子Y斜切來完成。

　　所有Koike式激光切割機都在一個軌道系統(tǒng)中運行。因此，他們能夠切割大型的鋼板。該機器也用來在一個加工步驟中切割不同的鋼板，而不需改變噴嘴或?qū)圭R頭，即使鋼板厚度不一，也不受影響。這一特性使得機器能長時間自動運行，包括夜間作業(yè)，也能保持穩(wěn)定和安全。當(dāng)機器能夠自動運行，與等離子切割機相比，便減少了勞工成本。

        在激光切割過程中的重要一環(huán)就是金屬的質(zhì)量，特別是在切割鋼板中，表面情況是很重要的。當(dāng)鋼板覆上了黑色水垢和鐵銹，將會產(chǎn)生不穩(wěn)定的切割效果，因為用戶在加工過程中要注意盡量避免類似情況的發(fā)生。近來，多采用高強度板鋼板，以減少最終產(chǎn)品的重量；這同樣也會對最終的切割效果產(chǎn)生影響。富鋅預(yù)涂板被用在造船時，表面涂層必須小于20微米。表面涂層過厚會對切割質(zhì)量產(chǎn)生影響。6kW功率的CO2激光切割機被用于直線切割30毫米厚的鋼板，即便如此，制造商也要了解到，材料和鋼板的條件會直接影響切割效果。

         
        激光坡口切割

        由于缺少有技能的操作工人和勞工成本過高等因素，造船廠對激光坡口切割的要求越來越多。造船廠會用到多種不同的斜面切割類型，比如V斜切，邊緣平板寬度各不相同的Y斜面切割，CVBA（連續(xù)變化斜切角）切割，管洞切割，3毫米縫洞施工切割和排水切割。Koike公司正在努力研究各種斜切方法，以求減少生產(chǎn)時間和機械開動時間。也在同時開發(fā)切割軟件，用以避免零件承受超出范圍的壓力。例如，在自動編程程序中包含了橋型切割，因為邊緣帶平板的Y斜面切割中需要兩個切割路徑。Koike公司創(chuàng)造出了理想的激光斜切機，配有自動的編程功能。很多船廠對此發(fā)明感到高興，并訂購了多臺設(shè)備。 #p#分頁標(biāo)題#e#
        
        激光切割在造船應(yīng)用的未來

        據(jù)前面描述，復(fù)雜的切割形狀只需按動激光切割機上的一個按鈕就能自動完成，而以前，通常都需要技能熟練的操作人員來完成切割圖形。結(jié)果是，造船廠能減少勞工人數(shù)，而不必?fù)?dān)心切割形狀和后續(xù)的焊接加工等。出于多軸需求的原因，激光坡口切割仍然需要在穿孔加工時產(chǎn)生不必要的運動，例如在角落處和定位時。未來的計劃是盡量減少類似的、不必要的運動以提高生產(chǎn)效率。 （作者：Hideo Koike  ）
        
        本文作者Hideo Koike ([email protected])來自位于美國紐約州Arcade的Koike Aronson公司(www.koike.com)。