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        海洋工程H 型鋼切割機(jī)的選型及應(yīng)用

        2021-11-24 14:52:42
        商品與質(zhì)量 2021年6期

        海洋石油工程(青島)有限公司 山東青島 266000

        1 H 型鋼切割機(jī)功能介紹

        H 型鋼切割機(jī)針對(duì)型鋼加工工藝特點(diǎn),將原有的型材切割多種加工工藝,集成于機(jī)器人專用切割模塊組上,模塊組包括切割單元、原材料儲(chǔ)存區(qū)、輥輪架及自動(dòng)上料機(jī)、送進(jìn)小車和小車軌道、成品工件出料站和存放區(qū)等,通過各傳輸輥道將型材輸送到切割站,由切割站對(duì)H 型鋼、工字鋼、槽鋼、角鋼任意相貫搭接形式,實(shí)現(xiàn)相貫口型及開孔的熱切割加工,一次性完成型材多種類型的快速切割,可實(shí)現(xiàn)型材批量化、自動(dòng)化加工。主要用于型鋼切割下料等工作[1]。

        H 型鋼切割機(jī)采用數(shù)控系統(tǒng),操作者只需輸入被切割工件的相關(guān)參數(shù);切割系統(tǒng)可自動(dòng)計(jì)算,自動(dòng)切割,相比H 型鋼的傳統(tǒng)切割大多采用制作樣板、劃線、人工放樣、手工切割、人工打磨等繁雜工藝。H 型鋼切割機(jī)的切割效率、切割質(zhì)量都有大幅度提升。

        2 H 型鋼切割機(jī)的分類

        2.1 按照驅(qū)動(dòng)控制軸的形式區(qū)分,可分為機(jī)器人切割機(jī)與多軸聯(lián)動(dòng)位移裝置切割機(jī)

        機(jī)器人能夠一次就位;而位移裝置為通過幾次XYZ 軸的伺服電機(jī)位移聯(lián)動(dòng)使割槍達(dá)到切割位置。

        2.2 按照切割氣源的不同,可分為等離子切割機(jī)和火焰切割機(jī)

        等離子切割機(jī)需要配置不同功率的等離子電源,具有切割速度快、切割口痕跡美觀等特點(diǎn),主要應(yīng)用于翼緣板切割?;鹧媲懈顧C(jī)需要根據(jù)用戶需求配置切割氣體、氧氣、氮?dú)獾?,主要?yīng)用于腹板及工藝孔的切割。

        2.3 按照設(shè)備安裝方式不同,可分為固定式切割機(jī)和便攜式切割機(jī)

        固定式切割機(jī)主要應(yīng)用于固定廠房?jī)?nèi),有固定基礎(chǔ),用于大批量管材的自動(dòng)切割。

        便攜式切割機(jī)主要應(yīng)用于工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng),由臨時(shí)滾輪、移動(dòng)桿、軌道壓板等裝置固定于型鋼上并進(jìn)行移動(dòng),一般采用火焰切割,通常只能進(jìn)行直口及簡(jiǎn)單的同規(guī)格型鋼相交樣式切割,同時(shí)型鋼大小也有局限性。

        3 H 型鋼切割機(jī)的選型依據(jù)

        3.1 根據(jù)被切割型材的數(shù)量及作業(yè)環(huán)境選擇H 型鋼切割機(jī)的機(jī)型(便攜式或固定式)

        室外作業(yè),型材數(shù)量較小,煙塵小,可考慮選擇便攜式切割機(jī);車間內(nèi)作業(yè),型材數(shù)量多,有連續(xù)性切割需要時(shí)考慮選擇固定式結(jié)構(gòu),并采用輥輪式上下料平臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)上下料。

        3.2 根據(jù)被切割管件的口型選擇切割裝置形式。

        如只進(jìn)行直口切割,機(jī)器人與位移裝置均可以滿足H 型鋼切割需要;如果切割的型材尺寸較大且有坡口切割需要,選擇機(jī)器人切割,因?yàn)橄鄬?duì)面言,割槍的傾斜位移時(shí)間,機(jī)器人一次就位較位移裝置多軸依次就位有較大的效率優(yōu)勢(shì)。

        3.3 根據(jù)被切割工件材質(zhì)、厚度選擇相貫線切割機(jī)的切割氣源(等離子或火焰)

        目前市面的固定式H 型鋼切割機(jī)基本都能具備等離子與火焰切割,等離子切割相對(duì)于火焰切割效率高的多,但等離子切割槍頭直徑大,在切斷腹板以及H 型鋼端頭翼板與腹板相交部分(翼板揭蓋位置)回轉(zhuǎn)不便,所以通常在此兩處位置下使用火焰切割。火焰切割需要預(yù)熱及清渣,同時(shí)在切割模塊中進(jìn)行兩種切割會(huì)導(dǎo)致流水作業(yè)效率降低。目前較為高效的方式是用等離子進(jìn)行翼板切割,型材行走出切割區(qū)后,用手工火焰切割腹板進(jìn)行切斷[2]。便攜式H型鋼切割機(jī)一般使用火焰切割。

        3.4 其他原則

        初期投資企業(yè)能夠負(fù)擔(dān),后續(xù)可進(jìn)行性能升級(jí)的現(xiàn)代化改裝;保證前期投入及正常運(yùn)行、保養(yǎng)的經(jīng)濟(jì)性;整套設(shè)備安全可靠,使用壽命長(zhǎng),操作維護(hù)簡(jiǎn)單;

        4 海洋工程H 型鋼切割機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)(常規(guī)參數(shù))

        綜上所述,海洋工程施工場(chǎng)地選用H 型鋼切割機(jī)應(yīng)為具備機(jī)器人自動(dòng)定位功能的固定式切割機(jī),同時(shí)具備等離子與火焰切割功能,結(jié)合工程材料需求,編制技術(shù)參數(shù)如下:

        (1)型鋼切割機(jī)設(shè)備要求為6 軸及以上機(jī)器人式全自動(dòng)型鋼加工設(shè)備。

        (2)切割工件截面尺寸要求:滿足JIS,ASTM,GB,AS 及EN 等標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的型鋼截面范圍。

        (3)適用的型材規(guī)格尺寸:H 型鋼腹板≥150mm 且≤1000mm,翼緣板≥150mm 且≤500mm;4、切割厚度要求:等離子切割:穿孔切割,垂直方向切割的有效厚度為:45mm;45°方向切割的有效厚度:38mm;火焰切割:垂直方向切割的有效厚度:32mm。

        (5)切 割 工 件 長(zhǎng) 度(進(jìn) 料 長(zhǎng) 度)范 圍:1600mm-12000mm。

        (6)切割坡口形式為I 型、V 型0-50°一次成型、K 型。H型鋼腹板垂直直線坡口切割可實(shí)現(xiàn)V 型坡口。

        (7)最小切割孔直徑孔徑10mm,孔徑>1.2 倍板厚。

        (8)精度及切割方式要求:腹板(在翼板揭蓋位置)切割精度:0-2mm;切割長(zhǎng)度偏差:±2mm;腹板直口端頭的垂直度偏差:±1.5mm;坡口切割角度偏差:±2°,坡口直線度和垂直度偏差:±1.5mm;切割槍頭重復(fù)定位精度:±0.1mm;材料輸送后,切割前定位精度:±0.5mm;其他切割精度:±1.5mm;

        (9)切割方式:等離子、火焰兩種切割方式。

        5 H 型鋼切割機(jī)在切割領(lǐng)域中的應(yīng)用

        H 型鋼切割機(jī)采用數(shù)字化控制,有機(jī)器人切割與多軸聯(lián)動(dòng)位移切割等不同機(jī)型。機(jī)器在切割時(shí)實(shí)現(xiàn)工控電腦編程控制,具有切割各種端面、工藝孔、角度坡口等切割功能。廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)建筑、橋梁工程,海洋工程等領(lǐng)域[3]。

        6 行業(yè)裝備現(xiàn)狀

        由于工控系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜,精度要求高,我國(guó)H 型鋼自動(dòng)切割機(jī)生產(chǎn)與使用基本都處于起步階段。

        產(chǎn)品生產(chǎn)廠家中,山東凱斯瑞,寧波金鳳等廠商具備一定的H 型鋼自動(dòng)切割機(jī)自主研發(fā)與生產(chǎn)能力,已經(jīng)能生產(chǎn)最大切割能力1000mm 的機(jī)型,但產(chǎn)品可靠性尚待市場(chǎng)驗(yàn)證;日本大東等國(guó)外企業(yè)的H 型鋼自動(dòng)切割機(jī)的產(chǎn)品較為成熟,但存在后續(xù)軟件升級(jí)困難,維修維護(hù)費(fèi)用高昂等問題。大部分型鋼生產(chǎn)單位還是采用人工手動(dòng)方式進(jìn)行切割下料。人工下料速度較慢,需要經(jīng)過人工進(jìn)行劃線放樣,切割時(shí)采用手把割槍,精度及切割質(zhì)量均不能有效保證。

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