T1019型自動碳弧氣刨機的研發(fā)與應(yīng)用

  一、碳弧氣刨在金屬切削技術(shù)中位置

  金屬切削技術(shù)可分為冷切削和熱切削，冷切削包括機械去除，近年又出現(xiàn)了高壓水切割；熱切削包含：1.等離子切割、2.激光切割、3.火焰切割、4.碳弧氣刨，電容刨等。

  碳弧氣刨的目的一般有三個，一是產(chǎn)生刨口，制造溝槽。主要為焊縫加工坡口；二是清理清除，如清除鑄件的毛邊；三是以大量去除金屬材料為目的，如在磨盤磨輥的堆焊修復(fù)中，用以去除疲勞損壞的耐磨層。目前，碳弧氣刨這種方法已廣泛應(yīng)用在造船、鍋爐、壓力容器、管道、橋梁等金屬結(jié)構(gòu)制造上。

  二、碳弧氣刨的原理及應(yīng)用情況

  碳弧氣刨的原理：利用碳棒與工件間產(chǎn)生的電弧將金屬熔化，并用壓縮空氣將其吹掉，實現(xiàn)在金屬表面上加工出溝槽或去除金屬的目的。

  碳弧氣刨可分為手工和自動兩種方式，他們的區(qū)別，應(yīng)該以碳棒是否自動進給為標(biāo)志，從而達到自動，平穩(wěn)，提高效率的目的。

  手工碳弧氣刨用來為單件、不規(guī)則零件作業(yè)。對于數(shù)量不多，加工要求不高的作業(yè)實用且方便。隨著機械制造業(yè)的發(fā)展，自動碳弧氣刨機應(yīng)運而生，有記載的最早自動碳弧氣刨機是由江西造船廠在1976年研發(fā)的。實際上每個工廠都有自己的自動碳弧氣刨機，自1990年起至今，全國至少有十幾個自動碳弧氣刨機專利得到注冊。國外產(chǎn)品能夠見到的有美國Arcair公司生產(chǎn)的型號為N7500的自動碳弧氣刨機。

  2011年以前，所有研發(fā)的自動碳弧氣刨機多是針對產(chǎn)生刨口、制造溝槽研發(fā)的。如美國N7500自動碳弧氣刨機說明書中所說”N7500系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)各種深度的U型或V型刨口”。如果要進行大量去除金屬的作業(yè)，則以手工氣刨為主。然而手工氣刨在進行大量去除金屬的作業(yè)時有諸多缺陷和不便。1、速度慢，需要頻繁更換碳棒及損耗品。2、工人勞動強度高，工作質(zhì)量不穩(wěn)定。3、工人工作環(huán)境惡劣。如在線修復(fù)輥壓機時，需要去除大量的疲勞耐磨層，則由人工手持氣刨槍把，身著皮質(zhì)厚重的防護服，手戴厚大的手套，經(jīng)常人歇氣刨不歇，氣刨槍把由于長時間工作，溫度達到70度以上，防護手套和防護服經(jīng)常被燒變形和燒穿。無論冬夏渾身汗水浸透，眼睛、面部、頸部經(jīng)常被灼傷。工作環(huán)境較惡劣。由于電容刨體積大，不能用于在線修復(fù)上。另外電容刨效率低，單位時間內(nèi)的切削量也無法與氣刨相比。

  針對此問題，2011年開始，公司率先自主研制了以大量去除金屬為目的的T1019型自動碳弧氣刨機。

  三、公司的T1019型自動碳弧氣刨機先進性介紹

  自動碳弧氣刨機應(yīng)該具備二個基本結(jié)構(gòu)，一是自動送棒機構(gòu)，二是碳棒導(dǎo)電刷及引出線部件，二者可以合稱為機頭，是自動碳弧氣刨機的核心部件。根據(jù)作業(yè)目的可以有機頭橫向移動裝置以及其它輔助機構(gòu)，其它需要考慮的有隔熱、防連電、導(dǎo)電刷夾緊、電氣控制部分。依靠工件的自轉(zhuǎn)或平移，自動碳弧氣弧機就可以連續(xù)不斷地逐層刨出溝槽，逐層刨削掉工件表面上的金屬。

  因氣刨的目的不同，設(shè)計及制作上有很大區(qū)別。用于刨削溝槽作業(yè)的自動碳弧氣刨機因工作間隔頻繁，機頭能夠及時冷卻，大大降低了設(shè)計難度。而用于大量刨削金屬的自動碳弧氣刨機，因為連續(xù)大量工作，因而對設(shè)計提出更高的要求。能否連續(xù)大量氣刨工作是對一臺自動碳弧氣刨機的真正考驗——考驗導(dǎo)電刷的導(dǎo)電性能，機頭的抗熱隔熱性能，送棒的穩(wěn)定持續(xù)性能。

  大量刨削金屬作業(yè)多用在水泥行業(yè)和電力行業(yè)的磨輥及擠壓輥的的修復(fù)中使用，而這項業(yè)務(wù)在我國起步較晚。相應(yīng)設(shè)備發(fā)展滯后。如果用于刨溝槽的自動碳弧氣刨機用于大量刨削作業(yè)，很可能會導(dǎo)致導(dǎo)電刷粘連燒毀，電極線過熱燒斷，作業(yè)中不斷停機更換部件，作業(yè)效率往往不及手工。自1990年以來，隨著耐磨新材料的出現(xiàn)，耐磨修復(fù)業(yè)務(wù)得到迅猛發(fā)展，尤其以修復(fù)水泥和電力行業(yè)的磨輥和擠壓輥為代表的耐磨修復(fù)業(yè)更為突出，正是在這種設(shè)備欠缺和耐磨修復(fù)業(yè)務(wù)急速發(fā)展的背景下，我公司的T1019型自動碳弧氣刨機應(yīng)運而生。

  公司是較早從事磨機、輥壓機在線離線修復(fù)的企業(yè)。因技術(shù)過硬，服務(wù)到位，得到客戶的認可，業(yè)務(wù)量急速增加。憑借公司過硬的技術(shù)團隊和扎實的實驗基礎(chǔ)，經(jīng)半年的時間研制出T1019自動碳弧氣刨機。并在2012年成功申請為國家專利。

  公司的T1019型自動碳弧氣刨機是全能型的自動碳弧氣刨機，除可長時間刨削工作，也可用于刨削溝槽。功能特點如下：

  1、運行平穩(wěn)，調(diào)整方便，結(jié)構(gòu)獨特，高度集成。

  2、機頭可做四維度調(diào)整，方便安裝使用。

  3、可持續(xù)工作，故障少。

  4、對可連接碳棒適應(yīng)性強。

  5、組成部件模塊化，成本低，備件易購。

  本機是在大量試驗的基礎(chǔ)之上研制而成的，中間歷經(jīng)多次改型，改進。已經(jīng)成功使用到在線離、線修復(fù)中，取得了很好的效果，

  四、 T1019型自動碳弧氣刨機使用方法。

  目前公司的T1019型自動碳弧氣刨機主要用在磨機及輥壓機的修復(fù)上，用于刨削疲勞層，修平輥面。在線、離線皆可使用。圖1是安裝在下面的方法。

  T1019型自動碳弧氣刨機的性能參數(shù)，

  1、送碳棒速度：30-40mm/min（碳棒的送進量=碳棒的消耗量）

  2、工件轉(zhuǎn)速：0.85-1.5m/min  (盡量采用快些的速度)

  3、風(fēng)壓>0.3mpa ，風(fēng)管內(nèi)直徑≥Φ8mm

  4、碳棒與輥面夾角45°左右，伸出80-100mm （氣流，碳棒，輥交于一點）。

  在氣刨工作時，工件盡量以較快的速度轉(zhuǎn)動，這樣可以刨得更平整。因為碳棒速度相工件的轉(zhuǎn)動很慢，這樣，刨點就可以“越過”工件的底凹處，而只刨高處。易分段刨，先刨高處，再向低處找平。公司的操作人員在為蒙西某公司修復(fù)擠壓輥時，使用本機配合打磨設(shè)備，刨削精度達到正負0.5mm。得到客戶的高度贊譽。

  五、自動碳弧氣刨機使用注意事項及展望

  1、作業(yè)中產(chǎn)生的電弧、弧光、飛濺、煙塵、噪聲等均會對環(huán)境及人體產(chǎn)生危害，作業(yè)人員應(yīng)佩戴好相應(yīng)的保護用品和采取相應(yīng)措施。

  2、作業(yè)周圍，飛濺物可能達到的區(qū)域，禁止堆放可燃、可爆物品。另外作業(yè)應(yīng)遠離建筑、墻體、設(shè)備等。

  自動碳弧氣刨機的發(fā)展方向展望：一方面應(yīng)該向設(shè)備本身更高的自動化方向發(fā)展，如實現(xiàn)碳棒的自動續(xù)接等等，另一方面，更重要的應(yīng)該向環(huán)保節(jié)能方面發(fā)展，如對氣刨時產(chǎn)生的噪聲處理及如何凈化氣刨時產(chǎn)生的煙塵。實際操作中，回收凈化氣刨時產(chǎn)生的煙塵比較困難，因為氣刨時使用壓縮空氣，產(chǎn)生的煙塵被壓縮空氣吹散，很難集中。在這方面，我公司經(jīng)過反復(fù)摸索和實踐，取得了很好的效果。

  公司研制的以大量刨削為目的的自動碳弧氣刨機，已經(jīng)大量應(yīng)用于粉磨設(shè)備的在線、離線的堆焊修復(fù)上。大大縮短了水泥，電力磨機停機維修時間。創(chuàng)造了客觀的經(jīng)濟效益。