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        淺談降低等離子數(shù)控切割設備維修費用及生產(chǎn)成本的方法

        2020-07-04 02:41:00宋曉杰
        機電信息 2020年5期
        關鍵詞:生產(chǎn)成本

        摘要:闡述了等離子切割原理及等離子數(shù)控設備的組成,根據(jù)實訓工廠多年來等離子數(shù)控切割設備的實際使用狀況,介紹了降低等離子數(shù)控切割設備維修費用及生產(chǎn)成本的方法,以供有關單位及人員參考。

        關鍵詞:等離子切割原理;維修費用;生產(chǎn)成本

        0 引言

        眾所周知,在薄板鋼材切割方面,等離子切割因切割速度快、熔渣少,其工作效率及切割質(zhì)量明顯優(yōu)于火焰切割。隨著等離子數(shù)控切割設備技術的飛速發(fā)展,等離子數(shù)控切割設備切割的鋼板厚度已經(jīng)達到150 mm,不僅能切割常用的低碳鋼板,還能切割耐腐蝕的合金鋼板以及鋁、銅、鎳、鈦等各種金屬材料,因而等離子數(shù)控切割設備得到了廣泛應用。

        自2012年3月份以來,筆者在實訓工廠先后安裝了兩臺常州華強等離子數(shù)控切割設備。通過多年的使用,等離子數(shù)控切割設備的工作效率及產(chǎn)品質(zhì)量明顯更高,尤其在BTW材質(zhì)的切割過程中,完全取代了火焰切割。但是,根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,在完成同等工時情況下,等離子數(shù)控切割設備的維修費用及生產(chǎn)成本是火焰數(shù)控切割設備的10多倍,因此,亟需了解并掌握降低等離子數(shù)控切割設備維修費用及生產(chǎn)成本的方法。

        1 等離子切割原理及等離子數(shù)控切割設備

        1.1 ? ?等離子切割原理

        離子體是物質(zhì)存在的第四種狀態(tài)。例如,冰隨著溫度的升高由固體轉(zhuǎn)為液態(tài)變成水,再加熱轉(zhuǎn)為氣態(tài)變成水蒸氣,繼續(xù)加熱到一定溫度,則變成等離子態(tài),即我們所說的等離子體。等離子體中帶負電荷的電子與帶正電荷的離子處于平衡狀態(tài),它可以通過很大的電流,因而具有很高的能量密度和極高的溫度。控制等離子弧的能量密度、溫度和運行速度等,可以對金屬進行切割、焊接和噴涂。等離子弧切割是利用等離子弧將被切割的金屬加熱至熔化狀態(tài),然后利用輔助氣體將熔化的金屬吹開,達到切割的目的。

        1.2 ? ?等離子數(shù)控切割設備

        1.2.1 ? ?等離子數(shù)控切割設備的定義

        數(shù)控切割代表了現(xiàn)代高科技的生產(chǎn)方式,是將先進的優(yōu)化套料計算技術與計算機數(shù)控技術和切割機械相結(jié)合的產(chǎn)物。等離子數(shù)控切割設備就是結(jié)合先進實用可靠的數(shù)控系統(tǒng),利用高溫在噴嘴處噴射出來的高速氣流離子化,從而形成導電體。當電流通過時,該導電氣體即形成高溫等離子電弧,電弧的熱量使工件切口處的金屬局部熔化,并借助高速等離子氣流的動力排除熔融的金屬(即熔渣)以形成切口。

        1.2.2 ? ?等離子數(shù)控切割設備的組成

        等離子數(shù)控切割設備由CNC控制系統(tǒng)、切割床、機械傳動部分、機架、自動氣體操作臺及降塵水循環(huán)裝置、空氣壓縮機、氣體干燥機等附屬設備構(gòu)成。其中,自動氣體操作臺由等離子電源、冷卻器、高頻箱、選擇操作臺、流量控制箱、割炬六部分組成。以常州華強等離子數(shù)控切割機為例,其基本構(gòu)成如圖1所示。

        2 等離子數(shù)控切割設備使用現(xiàn)狀及割炬易損件消耗情況

        2.1 ? ?等離子數(shù)控切割設備使用現(xiàn)狀

        通過常州華強等離子數(shù)控切割設備在實訓工廠多年的使用發(fā)現(xiàn),其故障率高,設備部件易損壞,導致設備維修費用增加。

        2.1.1 ? ?機械傳動部分

        設備縱向傳動(大車行走)及橫向傳動(割炬行走)齒輪磨損嚴重,致使機床運行不穩(wěn),切割零件質(zhì)量下降,現(xiàn)兩臺設備的齒輪已全部更換。設備橫向傳動(割炬行走)滑塊易磨損,兩臺設備已更換16塊滑塊。

        2.1.2 ? ?電氣控制部分

        因供電不穩(wěn)導致等離子電源熔斷器多次燒壞,也曾發(fā)生過等離子電源斬波器損壞的現(xiàn)象。流量控制箱是設備故障的高發(fā)點,兩臺設備已更換十幾個氣體壓力傳感器及6塊流量箱控制板及電源板。

        2.1.3 ? ?冷卻系統(tǒng)

        冷卻系統(tǒng)也是設備故障的高發(fā)部分,冷卻箱內(nèi)冷卻水泵及冷卻劑濾芯的損壞率很高,兩臺設備已更換多臺水泵及十多個冷卻劑濾芯。

        2.1.4 ? ?附屬設備

        附屬設備中的空氣壓縮機與其他設備相比故障率較高,其中帶齒空壓機皮帶易斷裂,空氣過濾器芯易堵塞,現(xiàn)已更換多次。

        2.2 ? ?割炬易損件消耗情況

        實訓工廠這兩臺等離子數(shù)控切割機主要用于切割厚度5~25 mm低碳鋼鋼板。使用的等離子電源能提供7種工作電流,分別為:30 A、50 A、80 A、130 A、200 A、260 A、400 A,因電流不同,使用的割炬易損件如電極、噴嘴、保護帽、渦流環(huán)、保護罩、噴嘴固定帽也不相同。實訓工廠主要使用130 A、260 A兩種電流,在BTW材料30~45 mm厚板切割中嘗試使用了400 A電流,切割效果良好,但易損件的消耗也非常大。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,在完成同等工時情況下,割炬易損件消耗費用是火焰數(shù)控切割設備的10多倍。

        3 降低等離子數(shù)控切割設備維修費用及生產(chǎn)成本的方法

        3.1 ? ?降低等離子數(shù)控切割設備維修費用的方法

        根據(jù)上述等離子數(shù)控切割設備使用現(xiàn)狀的分析,導致設備維修費用增加的原因及降低設備維修費用的方法如下:

        (1)設備維護保養(yǎng)不到位是維修費用增加的主要原因。因此,每年對設備的所有部件至少要做兩次徹底的維護保養(yǎng),維護保養(yǎng)必須有設備維修、操作及技術人員參加,嚴格按照等離子數(shù)控設備的維護保養(yǎng)規(guī)程進行。

        (2)機械傳動部分的齒輪與齒條、滑塊與導向桿的間隙一定要調(diào)整到最佳狀態(tài),操作工周末要清洗齒輪、齒條、滑塊和導向桿。

        (3)保證供電電網(wǎng)的質(zhì)量及良好的接地。流量控制箱安裝在割炬托架上,在工件切割過程中與割炬一起移動,切割濺起的水蒸氣從流量控制箱的排氣孔進入,導致電路板損壞。因流量控制箱與割炬控制站之間的電纜及氣管長度不能超過1.8 m,否則無法引弧,流量控制箱不能放在其他位置。針對此種情況,電工每月用電吹風對流量控制箱內(nèi)部的電路板進行清潔保養(yǎng),大大減少了電路板的損壞。

        (4)對于故障高發(fā)的冷卻系統(tǒng)及空壓機,雖然工作載體不同(液體和氣體),但有一個共同的特點就是因載體中的臟污堵塞,導致設備部件損壞。針對這種情況,一年兩次的維護保養(yǎng)已遠遠不夠,這就要求設備維修及操作人員每季度必須維護保養(yǎng)設備一次。

        3.2 ? ?降低等離子數(shù)控切割設備生產(chǎn)成本的方法

        根據(jù)割炬易損件實際消耗情況,技術人員對等離子數(shù)控切割下料進行了長達半年的實驗跟蹤、數(shù)據(jù)統(tǒng)計,對比分析出了導致割炬易損件消耗量大的諸多因素。

        (1)實訓工廠零部件品種繁多,一張鋼板有時需編程套排十幾種零件,穿孔次數(shù)多導致割炬易損件消耗量大。曾用最常用的260 A電流易損件,如電極、噴嘴、保護帽,切割材料為Q235、厚度20 mm的鋼板進行實驗。發(fā)現(xiàn)當穿孔次數(shù)達到260次以上時,就需要更換電極和噴嘴,否則切割質(zhì)量滿足不了工藝要求,而且將對割炬主體造成損害。因此編程人員采用編程技巧、套排方法控制穿孔次數(shù)(尤其是內(nèi)部穿孔次數(shù)),少切割或不切割需要穿孔多的零件,是延長易損件使用壽命、降低生產(chǎn)成本的根本方法。(2)切割鋼板墊架的平整度也是影響割炬易損件使用壽命的主要原因。要求每季度清理一次切割鋼板墊架,每使用兩年徹底更換切割鋼板墊架。(3)操作工操作設備的技術水平、設備精度、鋼板材質(zhì)厚度、表面銹蝕程度、平整度、工藝方法是影響割炬易損件使用壽命的次要原因。針對這些因素,在設備維護保養(yǎng)良好、保證設備精度、穩(wěn)定可靠運轉(zhuǎn)的前提下,提高操作工操作設備的技術水平,正確使用、保存好割炬易損件,是延長其使用壽命的基礎。因等離子電源的最大電流為400 A,根據(jù)BTW材料切割的實際情況,切割厚度控制在45 mm以下,割炬及易損件不易損壞。

        4 實施效果

        2014年10月份,實訓工廠按照上述方法實施了降低等離子數(shù)控切割設備維修費用及生產(chǎn)成本的措施,現(xiàn)以2014年及2015年1月—3月設備備件更換數(shù)量及易損件消耗費用進行比較,其具體數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

        根據(jù)表1、表2的數(shù)據(jù)可知,降低設備備件維修費用及生產(chǎn)成本的效果還是比較明顯的,由此證明上述方法是可行的。

        5 結(jié)語

        本文所闡述的降低等離子數(shù)控切割設備維修費用及生產(chǎn)成本的方法,是筆者近年來從事等離子數(shù)控設備維修及割炬易損件計劃購置、控制使用等工作中總結(jié)出來的,存在一定局限性,僅供參考。

        [參考文獻]

        [1] 梁桂芳.切割技術手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1997.

        [2] 美國海寶公司.自動氣體操作臺HPR400XD使用手冊[Z].

        [3] 常州華強焊割公司.EDGE操作說明書[Z].

        收稿日期:2020-02-05

        作者簡介:宋曉杰(1980—),男,寧夏人,實訓教師,研究方向:電工實訓。

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