T1019型自动碳弧气刨机的研发与应用

  一、碳弧气刨在金属切削技术中位置

  金属切削技术可分为冷切削和热切削，冷切削包括机械去除，近年又出现了高压水切割；热切削包含：1.等离子切割、2.激光切割、3.火焰切割、4.碳弧气刨，电容刨等。

  碳弧气刨的目的一般有三个，一是产生刨口，制造沟槽。主要为焊缝加工坡口；二是清理清除，如清除铸件的毛边；三是以大量去除金属材料为目的，如在磨盘磨辊的堆焊修复中，用以去除疲劳损坏的耐磨层。目前，碳弧气刨这种方法已广泛应用在造船、锅炉、压力容器、管道、桥梁等金属结构制造上。

  二、碳弧气刨的原理及应用情况

  碳弧气刨的原理：利用碳棒与工件间产生的电弧将金属熔化，并用压缩空气将其吹掉，实现在金属表面上加工出沟槽或去除金属的目的。

  碳弧气刨可分为手工和自动两种方式，他们的区别，应该以碳棒是否自动进给为标志，从而达到自动，平稳，提高效率的目的。

  手工碳弧气刨用来为单件、不规则零件作业。对于数量不多，加工要求不高的作业实用且方便。随着机械制造业的发展，自动碳弧气刨机应运而生，有记载的最早自动碳弧气刨机是由江西造船厂在1976年研发的。实际上每个工厂都有自己的自动碳弧气刨机，自1990年起至今，全国至少有十几个自动碳弧气刨机专利得到注册。国外产品能够见到的有美国Arcair公司生产的型号为N7500的自动碳弧气刨机。

  2011年以前，所有研发的自动碳弧气刨机多是针对产生刨口、制造沟槽研发的。如美国N7500自动碳弧气刨机说明书中所说”N7500系统能够实现各种深度的U型或V型刨口”。如果要进行大量去除金属的作业，则以手工气刨为主。然而手工气刨在进行大量去除金属的作业时有诸多缺陷和不便。1、速度慢，需要频繁更换碳棒及损耗品。2、工人劳动强度高，工作质量不稳定。3、工人工作环境恶劣。如在线修复辊压机时，需要去除大量的疲劳耐磨层，则由人工手持气刨枪把，身着皮质厚重的防护服，手戴厚大的手套，经常人歇气刨不歇，气刨枪把由于长时间工作，温度达到70度以上，防护手套和防护服经常被烧变形和烧穿。无论冬夏浑身汗水浸透，眼睛、面部、颈部经常被灼伤。工作环境较恶劣。由于电容刨体积大，不能用于在线修复上。另外电容刨效率低，单位时间内的切削量也无法与气刨相比。

  针对此问题，2011年开始，公司率先自主研制了以大量去除金属为目的的T1019型自动碳弧气刨机。

  三、公司的T1019型自动碳弧气刨机先进性介绍

  自动碳弧气刨机应该具备二个基本结构，一是自动送棒机构，二是碳棒导电刷及引出线部件，二者可以合称为机头，是自动碳弧气刨机的核心部件。根据作业目的可以有机头横向移动装置以及其它辅助机构，其它需要考虑的有隔热、防连电、导电刷夹紧、电气控制部分。依靠工件的自转或平移，自动碳弧气弧机就可以连续不断地逐层刨出沟槽，逐层刨削掉工件表面上的金属。

  因气刨的目的不同，设计及制作上有很大区别。用于刨削沟槽作业的自动碳弧气刨机因工作间隔频繁，机头能够及时冷却，大大降低了设计难度。而用于大量刨削金属的自动碳弧气刨机，因为连续大量工作，因而对设计提出更高的要求。能否连续大量气刨工作是对一台自动碳弧气刨机的真正考验——考验导电刷的导电性能，机头的抗热隔热性能，送棒的稳定持续性能。

  大量刨削金属作业多用在水泥行业和电力行业的磨辊及挤压辊的的修复中使用，而这项业务在我国起步较晚。相应设备发展滞后。如果用于刨沟槽的自动碳弧气刨机用于大量刨削作业，很可能会导致导电刷粘连烧毁，电极线过热烧断，作业中不断停机更换部件，作业效率往往不及手工。自1990年以来，随着耐磨新材料的出现，耐磨修复业务得到迅猛发展，尤其以修复水泥和电力行业的磨辊和挤压辊为代表的耐磨修复业更为突出，正是在这种设备欠缺和耐磨修复业务急速发展的背景下，我公司的T1019型自动碳弧气刨机应运而生。

  公司是较早从事磨机、辊压机在线离线修复的企业。因技术过硬，服务到位，得到客户的认可，业务量急速增加。凭借公司过硬的技术团队和扎实的实验基础，经半年的时间研制出T1019自动碳弧气刨机。并在2012年成功申请为国家专利。

  公司的T1019型自动碳弧气刨机是全能型的自动碳弧气刨机，除可长时间刨削工作，也可用于刨削沟槽。功能特点如下：

  1、运行平稳，调整方便，结构独特，高度集成。

  2、机头可做四维度调整，方便安装使用。

  3、可持续工作，故障少。

  4、对可连接碳棒适应性强。

  5、组成部件模块化，成本低，备件易购。

  本机是在大量试验的基础之上研制而成的，中间历经多次改型，改进。已经成功使用到在线离、线修复中，取得了很好的效果，

  四、 T1019型自动碳弧气刨机使用方法。

  目前公司的T1019型自动碳弧气刨机主要用在磨机及辊压机的修复上，用于刨削疲劳层，修平辊面。在线、离线皆可使用。图1是安装在下面的方法。

  T1019型自动碳弧气刨机的性能参数，

  1、送碳棒速度：30-40mm/min（碳棒的送进量=碳棒的消耗量）

  2、工件转速：0.85-1.5m/min  (尽量采用快些的速度)

  3、风压>0.3mpa ，风管内直径≥Φ8mm

  4、碳棒与辊面夹角45°左右，伸出80-100mm （气流，碳棒，辊交于一点）。

  在气刨工作时，工件尽量以较快的速度转动，这样可以刨得更平整。因为碳棒速度相工件的转动很慢，这样，刨点就可以“越过”工件的底凹处，而只刨高处。易分段刨，先刨高处，再向低处找平。公司的操作人员在为蒙西某公司修复挤压辊时，使用本机配合打磨设备，刨削精度达到正负0.5mm。得到客户的高度赞誉。

  五、自动碳弧气刨机使用注意事项及展望

  1、作业中产生的电弧、弧光、飞溅、烟尘、噪声等均会对环境及人体产生危害，作业人员应佩戴好相应的保护用品和采取相应措施。

  2、作业周围，飞溅物可能达到的区域，禁止堆放可燃、可爆物品。另外作业应远离建筑、墙体、设备等。

  自动碳弧气刨机的发展方向展望：一方面应该向设备本身更高的自动化方向发展，如实现碳棒的自动续接等等，另一方面，更重要的应该向环保节能方面发展，如对气刨时产生的噪声处理及如何净化气刨时产生的烟尘。实际操作中，回收净化气刨时产生的烟尘比较困难，因为气刨时使用压缩空气，产生的烟尘被压缩空气吹散，很难集中。在这方面，我公司经过反复摸索和实践，取得了很好的效果。

  公司研制的以大量刨削为目的的自动碳弧气刨机，已经大量应用于粉磨设备的在线、离线的堆焊修复上。大大缩短了水泥，电力磨机停机维修时间。创造了客观的经济效益。