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完美曲线气割--ACM型全方位自动气割机的应用 |
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作者：上海船舶工艺研究所 杨世林 |
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近10多年来，我国的船舶工业得到了迅猛的发展，沿海地区及长江流域的许多省市均将造船业作为政府的支柱产业大力扶持发展。据资料报道，我国目前手持的船舶订单已跃居世界第二位。随着船舶工业的飞速发展，高技术含量、高附加值各类型船舶及海洋平台等的大量建造，对船体钢材的气割工艺及装备提出了更高的要求，机械化、高效化的钢材气割及焊接装备得到了广泛的应用。
在施工现场，由于我国目前许多船厂还没有真正实现船体立体分段的无余量建造。因此，船厂中船体立体分段、总段的建造与合拢时装配余量的机械化自动精密气割就成为船厂的重要工艺之一。ACM型全方位自动气割机主要是解决船体立体分段、总段建造与合拢时装配余量的空间直线和曲线的自动化精密气割问题，以保证气割面质量和装配尺寸的精度，对保证后续的装配焊接质量起到了关键作用，同时也减轻了原始手工气割打磨的繁重劳动强度，大大缩短造船周期。通过10多年来数十家用户的实际使用，反映设备使用情况良好，已成为造船中的关键设备之一。该设备也适用于化工、钢铁、电站等行业中压力容器、高炉围壁维修等现场施工中的空间直线、曲线的一次成形高质量自动气割。
全方位自动气割机
全方位自动气割机由气割主机、橡胶柔性导轨、铝合金直线导轨、电源箱组成（如图1）。其主要技术参数如表所示。
图1 全方位自动气割机主要组成
序 号 名称 技 术 参 数
1 气割速度 150~800 mm/min
2 气割钢板厚度 5~50 mm
3 最小气割半径 ≥2000 mm
4 气割坡口角度 0°~45°
5 橡胶柔性导轨 995mm×42mm×30 mm（带五块磁座）
6 铝合金导轨 1500mm×42mm×30 mm（带三块磁座）
7 电源 AC 220V 50Hz
8 单机重量 ≤5 kg
气割主机采用ZL104铝合金材料，减轻了设备的重量。研制的永磁微电机能很好保证气割机运行平稳。橡胶柔性导轨可任意弯曲成所要求的二维、三维空间曲线形状，适用于船体立体分段、总段的建造与合拢中空间曲线部位钢材的气割。铝合金直线导轨可使用于中、大型船舶船体平行舯体部位、船体两舷部直线部位的建造合拢中对装配余量的高质量气割，能很好的保证气割精度及气割面质量。
全方位自动气割机在船舶行业中的应用
1.在中、大型船舶的立体分段、总段建造与合拢时对船体舷部立体分段、底部立体分段、甲板立体分段装配余量的气割
中、大型船舶的中间区域立体分段、总段两舷的基本结构（如图2）：上部为直线或近似直线形状，下部为缓曲线形状，内部有纵向、横向桁架。对上部的直线部位可采用铝合金硬导轨气割，而下部的缓曲线部位则必须采用橡胶柔性导轨进行气割。甲板立体分段的制造过程中，许多场合需要进行反向气割，而且这些气割大多为缓曲线气割，少数为直线或近似直线气割，可根据具体情况选择相应的导轨。
图2 船舶舷部结构
2.船舶的船艏及船尾部的立体分段、总段装配余量的气割
船艏及船尾部立体分段、总段的外壳钢板有些部位弯曲程度比较大，其基本结构如图3。
图3 船舶船艏及船尾结构
对船舶船艏及尾部这样弯曲较大的结构部位，其外部两侧的装配余量，必须采用橡胶柔性导轨进行空间曲线气割。此时，要求橡胶柔性导轨可以任意弯曲成所需要的空间曲线形状（要求橡胶柔性导轨的弯曲半径必须≥2000mm），又不允许损坏橡胶柔性导轨，同时还要保证气割机在橡胶柔性导轨上能比较平稳的行走，确保整个气割过程的顺利进行，这就对气割机及橡胶柔性导轨提出了很高的要求。
3.大中型压力容器封头钢结构件的气割
大中型压力容器基本上可分为球形或圆柱形两种形式。球形压力容器与圆柱形压力容器两端的封头均为许多球面形钢结构件拼接焊接而成的，其基本形状如图4。
图4 球面形钢结构件基本形状
该钢结构件的4边，应按焊接要求气割成一定的坡口形式，并满足相应的尺寸要求和精度要求。这就要求气割机的橡胶柔性导轨能弯曲成一定的空间曲线形状并满足气割尺寸精度要求。在气割半径≥2000mm时，ACM型全方位自动气割机的橡胶柔性导轨能很好的满足上述气割要求，该设备在许多化工、压力容器制造企业中广泛使用。
除以上三种情况外，ACM型全方位自动气割机也可使用于钢铁企业的高炉维修、水电行业大型管道制造中。
使用全方位自动气割机的注意事项
全方位自动气割机的关键部件为橡胶柔性导轨及气割主机，因此，在使用时应注意以下几个问题：
1.橡胶柔性导轨
橡胶柔性导轨是全方位自动气割机进行空间曲线气割的关键，使用不当时又很容易损坏，影响到气割精度和使用寿命。因此，对橡胶柔性导轨的使用应给予足够的重视。
（1）橡胶柔性导轨的安装
橡胶柔性导轨使用前应保证齿条完好无损，橡胶的两侧导向部位也没有损坏，磁座底部无垃圾。安装时，使5个磁座的边线平行于装配余量的气割线，将橡胶柔性导轨吸附在被割钢板上。然后将第二根橡胶柔性导轨的定位销插入已安装导轨的定位孔中，尽量使第二根橡胶柔性导轨的5个磁座的边线也平行于装配余量气割线，将导轨吸附在钢板上，依次安装其余的橡胶柔性导轨。
（2）橡胶柔性导轨的微调
橡胶柔性导轨全部安装后，打开离合器将气割机安装到导轨上，使割嘴对准装配余量气割线，进行行走。用木锤轻轻敲击磁座的铝外壳，使橡胶柔性导轨在钢板上平移，确保割嘴在导轨上能全部对准装配余量气割线。
（3）橡胶柔性导轨的脱卸
气割完成后，将橡胶柔性导轨的5个磁座上的不锈钢扳手全部扳起，使磁座的一边脱开钢板，然后将橡胶柔性导轨向扳手的另一侧轻轻倾斜，即可将橡胶柔性导轨从钢板上卸下。严禁用力拉橡胶柔性导轨，以免损坏导轨，影响橡胶柔性导轨的使用寿命。
2.气割主机
气割机上的4个导轮均已完成调试，两导轮间距应保持在42±0.5mm左右，经常检查压紧矩形弹簧，保证弹簧能有足够的压力。对割嘴、割炬及输气皮管等，按气割作业的操作规程做日常检查、维护。
全自动气割机的应用推广
ACM型全方位自动气割机于1992年完成研制工作后，即交付有关船厂实际使用。该气割机在1994年完成部级鉴定，并获得中船总公司科技进步三等奖。到目前为止，已有近300台气割机在70余家船厂、化工、锅炉、钢铁等企业中使用，普遍反映良好。相关技术人员认为气割机很好的解决了钢材的空间直线、曲线一次成形精密气割问题，提高了气割效率，保证了钢材气割面的质量与精度，为后续的焊接等工艺提供了可靠的质量保障。(end)
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(5/4/2010) |
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