等離子干式切割工作平臺改造

剡明

Abstract： The plasma dry cutting work platform adopts the embedded structure of the unit cutting platform， which causes the hot molten slag blown away during the cutting process to weld the air duct cushion frame and the unit cutting work platform together .When the working platform needs to be replaced， all air duct pads and unit cutting platforms must be replaced ;the bottom plate is too wide， and slag is easy to accumulate， resulting in a low service life of the cutting platform ;since there is no slag hopper， it is inconvenient to clean the slag .Through the transformation of the working platform of the CNC plasma cutting machine， it is convenient to replace and maintain， and the road mat frame does not need to be replaced， which improves the service life of the working platform and the cutting quality of parts， reduces production and maintenance costs， has a good smoke exhaust effect， reduces metal fume pollution， and is convenient to remove slag.

關鍵詞：單元切割平臺;風道墊架;熔渣堆積

Key words： unit cutting platform;air duct cushion;slag accumulation

中圖分類號：TG483 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）04-0109-03

1 ?等離子弧切割的安全防護措施

數(shù)控等離子切割機床在切割工作過程中會產(chǎn)生有害氣體，同時部分熔融金屬因氣化或者在大氣中由于氧化而生成大量的的金屬煙塵，不僅對環(huán)境造成污染，而且危害員工的身體健康。等離子弧在切割過程中產(chǎn)生的有害氣體和煙塵，主要發(fā)生在割炬底部位置距工件底面下方約20～70mm處，因此采取以下防護措施：

1.1 充水切割工作平臺

采用充水切割工作平臺即濕式工作平臺，通過制作水箱和氣柜，將工作平臺放置在氣柜頂面上，通過壓縮空氣將氣柜中的水壓出、頂起，淹沒過工作平臺。工作時將鋼板放置在工作平臺上，鋼板的底面浸入水中，用水來捕捉切割過程中產(chǎn)生的煙塵，可除去絕大部分金屬粉塵，從而達到凈化環(huán)境的目的。這種除塵方法也有不利的因素：所有有害氣體不溶于水，除氣效果幾乎沒有。由于等離子焰流的流速非常高，電弧會把水翻起，使零件底面產(chǎn)生銹漬，同時一些小零件掉入水中很容易生銹，零件從工作平臺隔柵中撈出后需逐個擦拭干凈作標識，勞動強度增加，在零件庫房放置過程中易生銹，后序組裝、焊接、發(fā)藍、入庫、裝配等工序因銹蝕無法進行，需專門進行拋丸或手工除銹處理，導致生產(chǎn)成本增加。

1.1.1 充水切割工作平臺設計缺陷

等離子切割機充水工作平臺原設計由10號槽鋼焊接成5000mm×3000mm×140mm方框架，內(nèi)部用厚度6mm、高140mm鋼板焊接成格柵狀支承結構（附圖Ⅰ）。零件切割過程中產(chǎn)生的熔渣被高速氣流吹落在格柵內(nèi)，當清除工作臺格柵內(nèi)堆積的熔渣時，需將其從氣柜上吊下，由于整體剛性差，在自身重量及格柵內(nèi)熔渣重量的作用下，產(chǎn)生嚴重的翹曲變形。由于氣割運動主要沿縱向進行，就會有大量熔渣很容易穿透鋼板堆積在縱向支承板上，使得兩條縱向支撐板頂面熔敷、粘連起高30mm、寬60mm熔渣臺，同時切割過程中，熾熱的熔渣吹落在工作臺框架沿縱向兩端寬48mm的槽鋼表面上，沾敷、積聚成兩條蘑菇狀長臺，造成框架嚴重變形。這些熔渣無法清理，只能采用氣割方法沿支撐板及槽鋼粘連部分整體割掉，這樣破壞了工作臺整體結構，使得強度與剛度降低。上料時因鋼板放置熔渣臺上，造成板材導電性能差，整個工作臺翹曲變形，使得整個鋼板高低起伏不平，割炬移動過程中與鋼板容易發(fā)生碰撞并損壞割嘴。同時在切割中會造成鋼板移位，影響切割面的平面度和零件的尺寸精度。

1.1.2 充水切割工作平臺優(yōu)化改進

將原5000mm×3000mm×140mm整體方框架做成4個2450×1445×90mm小框架底座（附圖1），剛性大大增加，吊裝不變形。

新設計的充水切割工作平臺（附圖2）由高40mm、厚度25mm的鋼板焊成2450mm×1445mm×40mm框架，其上焊接1445mm×100mm×8mm支撐板，安裝在框架底座上，切割工作平臺高度由140mm增加到230mm，一是增加容渣空間，使清理周期變長了，減小了勞動強度，節(jié)約了費用。二是熾熱的熔渣經(jīng)過水槽中落到框架上，由于距離增加、充分冷卻后溫度降底，不會粘敷在框架上。因無縱向支承板，不會產(chǎn)生縱向熔渣嚴重堆積現(xiàn)象。將氣柜整體割除90mm，保持原高度不變，滿足使用要求。當支撐板頂面大量沾敷堆積熔渣，造成整個切割工作平臺高低不平，影響零件切割尺寸精度時，更換整體工作平臺。提高工作臺使用壽命，節(jié)約了使用維護成本，保證零件的質(zhì)量要求。

1.2 干式切割工作平臺

由于等離子弧在切割過程中產(chǎn)生的有害氣體和煙塵主要發(fā)生在割炬底部位置距工件底面下方約20～70mm處，故在切割工作平臺下面設置抽風集塵裝置，把有害氣體和金屬粉塵抽集、過濾后經(jīng)管道排到空氣中，達到環(huán)境保護目的。

干式切割工作平臺治理等離子切割煙塵系統(tǒng)由負壓抽風集塵裝置、濾筒式除塵器組成。隨著等離子切割機橫梁龍門架的移動來觸發(fā)開關，將切割機產(chǎn)生的煙塵及時吸入相對應的風道，直接進入除塵器主機凈化。隨著割炬的移動，打開割炬下方的通道抽吸煙塵，集塵器和大風量風機把有害氣體和金屬粉塵抽集、過濾后經(jīng)管道排放至廠房外面的高空中，這樣切割的零件不會生銹，不會影響下道工序正常進行，不用進行除銹處理，降低了生產(chǎn)成本，保證零件質(zhì)量要求。

2 ?干式切割工作平臺使用現(xiàn)狀

等離子切割機干式切割工作平臺原設計由平臺支座、風道墊架、單元切割平臺支座三部分組成，其中風道墊架（見附圖3）由3件長3100mm、寬160mm、厚度10mm鋼板和2件長度3100mm、規(guī)格80×80角鋼焊接成3100mm×2000mm×160mm方框架，鋼板內(nèi)側(cè)分別焊接4件長3090mm、規(guī)格80×80角鋼，用來放置4個單元切割平臺，框架內(nèi)部用6件長3090mm、寬80mm、厚10mm鋼板均勻分隔成8個風道。

每個單元切割平臺（見附圖4）用規(guī)格2件長1535mm、規(guī)格80×80角鋼和3件長980mm、寬80mm、厚8mm鋼板焊接成1535mm×980mm方框架，3件長980mm、寬80mm、厚8mm鋼板上焊接24件長度80mm、規(guī)格50×50角鋼，角鋼間距10mm，用來放置長1535mm、寬80mm、厚度8mm插板，一是形成風道，二是用來支撐鋼板。

等離子切割機干式切割工作平臺由7個形成排煙道的風道墊架和28個單元切割平臺組成，每個風道墊架嵌入式放置4個單元切割平臺，每個單元切割平臺插入8件尺寸1535mm×80mm×8mm插板，總計有224件插板。等離子弧切割過程中會產(chǎn)生金屬蒸氣、煙塵等對環(huán)境造成污染，而且危害員工的身體健康。在等離子切割機一側(cè)安裝風機，將工作過程中產(chǎn)生的金屬蒸氣、煙塵經(jīng)過切割平臺風道吹向另一側(cè)排風吸氣管道中，把有害氣體和金屬粉塵抽集、過濾后經(jīng)管道排到空氣中，達到環(huán)境保護目的。

等離子切割機工作過程中產(chǎn)生的熔渣被高速氣流吹落在切割平臺格柵內(nèi)，由于單元切割平臺3個底板寬度為80mm，2個單元切割平臺對接處寬度達到160mm，底板上很容易大量沾敷堆積熔渣（見附圖5），熔渣堆積到一定程度堵塞風道，影響排風效果，同時導致插板沾敷熾熱熔渣由于熱變形產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象，影響使用壽命。當熔渣大量堆積超過插板頂面時，使得整個工作臺翹曲變形，整個工作臺支撐面高低不平，導致整張鋼板高低起伏不平，割炬移動過程中與鋼板容易發(fā)生碰撞并損壞割嘴，在切割中會造成鋼板移位，零件切割面垂直度超差，同時影響切割面的平面度和零件的尺寸精度。

單元切割平臺采用嵌入式結構導致被吹離的熾熱熔渣將風道墊架和工作平臺熔敷在一起，當需更換工作平臺時，所有墊架底座和單元切割平臺都要更換，切割平臺使用壽命低，清渣不方便。7個墊架底座重量3噸，28個單元切割平臺1.6噸，總計4.6噸，造成材料巨大的浪費。

3 ?干式切割工作平臺的改造方法和措施

通過對等離子干式切割機工作平臺使用中存在的問題進行分析，制定可行性方案，重新設計等離子切割工作平臺，降低制作、使用、維護成本，提高切割平臺的使用壽命，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少金屬煙塵污染，清渣方便。

將單元切割工作平臺由改嵌入結構式為平放式（見附圖7），防止氣割過程中熾熱的熔渣落到單元切割工作平臺和風道墊架嵌入結合部位，發(fā)生相互粘連、熔敷現(xiàn)象，增加切割平臺和風道墊架的使用壽命，同時不用更換風道墊架。

將4個尺寸為1535mm×980mm小單元切割工作平臺設計成2個尺寸為1535mm×1980mm大單元切割工作平臺組成（見附圖8），簡化結構，方便維修、更換。

提高單元切割平臺的整體高度，平臺支撐板高度尺寸由原來的90mm設計為120mm，間距由80mm設計為120mm，增加熔渣下落時的冷卻時間，同時增加容渣空間，降低與風道墊架粘連、熔敷效應，減小底板寬度和分布位置，防止熔渣堆積，提高使用壽命。

等離子切割機單元切割平臺原來設計在8mm鋼板上焊接8件長度80mm、規(guī)格50×50角鋼，角鋼間距10mm，采用支承板活插裝結構，放入厚度8mm插板，制作工序復雜，受熱易變形彎曲，底板寬度80mm，易堆熔渣。新設計單元切割平臺減小底板寬度，底板寬度由原來80mm降到30mm，其中底板縮進單元切割平臺一端150mm，兩個單元切割平臺安裝在風道墊架后對接處無底板，防止對接處因為有底板造成熔渣堆積現(xiàn)象，極大的增加了切割平臺的使用壽命。當熔渣堆積影響氣割面質(zhì)量和現(xiàn)場工作環(huán)境時，只需更換單元切割平臺而不用更換風道墊架，降低了使用成本。

重新優(yōu)化設計風道墊架，去掉嵌入式結構支承角鋼，風道隔板全部由尺寸2000mm×160mm×10mm鋼板焊接成3000mm×2000mm格柵框架。

原等離子工作臺渣斗就是平臺支座（見附圖4），倒渣時要吊起3000mm×2000mm的平臺支架倒渣，還要整齊歸位，工作繁瑣、效率低。新設計的等離子切割機工作平臺單元支架，配2個2000mm×1500mm渣斗，清渣時只需吊起渣斗，墊架底座不動。達到墊架底座、渣斗、風道墊架和切割平臺安裝方便，渣斗清渣快捷，提高了工作效率。

4 ?結論

4.1 主要技術指標

新設計的等離子切割工作平臺為三體結構，包括單元切割平臺、風道墊架、支承框架;工作平臺為模塊式，1個風道墊架平放2個單元切割平臺，風道墊架在切割過程中不會與單元切割平臺熔敷在一起，熔渣堆積到影響零件氣割精度和排煙效果時只需更換切割平臺單元即可;風道墊架不用更換;減小工作平臺變形，更換與維護方便;設計清渣料斗，清渣更方便、快捷;排煙效果好，減少切割時產(chǎn)生的金屬煙塵所造成的環(huán)境污染，清渣方便。

4.2 主要經(jīng)濟指標

原設計等離子工作平臺中每個單元切割平臺為嵌入式結構，導致被吹離的熾熱熔渣將單元切割平臺、風道墊架熔敷在一起，當需更換工作平臺時，所有墊架底座和單元切割平臺都要更換。7個墊架底座重量3噸，28個單元切割平臺1.6噸，總計4.6噸，使用壽命3個多月，造成材料巨大的浪費，切割平臺壽命低，成本高，清渣不方便。經(jīng)過改造后，等離子切割工作平臺的使用壽命提高1倍，風道墊架不用更換;降低了制作維護成本。

參考文獻：

[1]梁桂芳.切割技術手冊[M].機械工業(yè)出版社，1997.

[2]李亞江.切割技術及應用[M].化工工業(yè)出版社，2004.

[3]張應立.氣焊工基本技能[M].金盾出版社，2010.