一種多功能沖剪機在工程實踐中的應用

徐向大

（中石化第十建設有限公司，山東 青島 266555）

石油化工行業機電安裝工程中，有大量的金屬型材，需要根據設計圖紙，在施工現場加工成各種金屬支架，這就需要各種金屬型材切割機對各種金屬型材進行加工切割。多年來一直延續傳統的切割機具和方式，常用的金屬型材切割機有：砂輪切割機、無齒鋸、電焊切割、氧乙炔火焰切割機、等離子切割機等，本文針對傳統的切割機具，提出一種新型的金屬切割機械，改變了傳統的金屬切割方式。

1 傳統的金屬切割方法的簡要描述

1.1 傳統的常用金屬切割方法及工作原理

化工機電安裝施工現場常用的金屬切割方法有：砂輪切割研磨法、電焊弧切割法、氧乙炔火焰切割法、等離子切割法等。

傳統的金屬切割機械原理基本分為兩類：一類屬于機械熱切割，利用金屬摩擦力產生的熱量對金屬進行熱切割，比如砂輪機切割機、無齒鋸切割機等；一類屬于熔化熱切割，使金屬局部產生高熱融化而實現對金屬進行切割，比如利用電弧熱切割；利用氧乙炔火焰產生的高熱；利用高溫等離子電弧熱。

1.2 傳統的金屬切割方法的特點

傳統的金屬切割方法主要有以下特點：（1）切割效率低下。依靠砂輪的高速旋轉及與金屬摩擦形成的高溫，完成切割作業，機械功率低，切割作業用時長。利用電弧熱產生的熱量，實現切割作業，使切割面產生氧化層，因此需要對切割面進行打磨作業，打磨作業浪費額外的人工和材料。（2）環境保護性差。產生噪聲污染，砂輪切割作業會產生大量噪音，對作業人員及周圍環境造成噪音污染；產生金屬廢渣，造成固體污染物；因為生成大量的金屬廢渣；砂輪切割作業，由于高溫摩擦，產生大量高溫飛濺的鐵屑，造成光污染；電弧切割，高溫電弧除了造成光污染，對人體眼睛造成傷害外，也產生大量金屬氧化物廢渣。（3）操作機械危險性大。由于誤操作，容易造成砂輪切割機的砂輪片破裂，對人體產生傷害，電弧及等離子切割，高溫電弧容易對人體造成燙傷及對人的眼睛造成光傷害。電動手持機具容易造成觸電事故。

2 多功能沖剪機簡要介紹

（1）為了克服現有砂輪、電弧切割、氣割機等施工機械功效低下、存在安全隱患等方面的不足，多功能沖剪機，提供了一種安全、高效的施工機具和施工方法。主要實現以下功能：快速切割10#以下的金屬槽鋼、角鋼∠50#以下、扁鋼等等鍍鋅及非鍍鋅金屬型材；電機驅動，產生的噪聲小或者基本沒有噪聲；金屬型材支架加工切割精度高，切割面光滑，整齊美觀；可以借助加工模具，批量加工儀表電氣支架；加工支架產生的鐵屑少，減少環境污染。

圖1 多功能沖剪機

多功能沖剪機如圖1。

（2）多功能沖剪機的功能。多功能沖剪機主要功能，可以對角鋼、槽鋼、鋼板、圓鋼、方鋼等進行剪斷、切角、沖圓孔、沖長孔等加工，切口平整光滑無毛刺。

（3）多功能沖剪機的工作原理。多功能沖剪機主要應用液壓原理或齒輪傳動杠桿原理，利用電機的高速旋轉產生的瞬間沖擊力，帶動切刀，實現對金屬型材的冷切割，改變了傳統的機械熱切割方法及高溫熔化熱切割方法。

（4）多功能沖剪機主要技術參數。最大剪切力為36kN,刀具行程27mm，行程次數30 次/min，電機功率2.2kW 2P，整機質量560kg，長×寬×高為950mm×500mm×1170mm，多功能沖剪機功能能圖見圖2。

圖2 多功能沖剪機功能圖

3 多功能沖剪機主要解決的問題

與現有傳統的砂輪機等加工機械相比，多功能沖剪機的優點如下。

（1）切割加工時間快，提高功效，節省人力。切割10#槽鋼由原來的2min 變為現在的30s，大大提高了施工功效。

（2）降低噪音污染。由于本機械采用冷切割，瞬間產生高切割力，基本沒有噪聲污染。

（3）減少了切割廢料，減少了環境污染。

（4）節省了加工切削使用的砂輪片，大大節省了施工材料，節約了成本。

（5）提高了切削加工的精度，切削面整齊劃一，省去了二次打磨的工序，節省了打磨機械和材料及人工的二次支出。新型轉運車的構造圖見圖2。

4 多功能沖剪機工程應用

多功能沖剪機已成功應用于浙江石化工程項目部、泰州乙烯工程項目部、中安煤制烯烴工程項目部并取得了很好的工程效益。多功能沖剪機降低了現場作業中的安全風險，由于采用電機驅動實現冷切割，加工支架材料精度高，省去了二次打磨的步驟，簡化了操作工藝流程，降低了多次操作機械的危險，提高了機械操作的安全性，降低了勞動作業風險。

本沖剪機，由于采用冷剪切，減少了噪聲污染及環境固體物污染。加工成型的支架如圖3。

5 多功能沖剪機產生的經濟及社會效益

圖3 槽鋼切割斷面圖

（1）節省了電氣儀表支架的加工時間，提高了功效。按照10#槽鋼為例，每個支架的加工切割時間由原來的2min 縮減為現在的30s，提高了功效的75%。

（2）節省了砂輪片，按照每個項目20000 個儀表電氣支架計算，每個項目需要采購1000 片φ100 的砂輪片計算，可以節省砂輪片的采購費用。

（3）由于切削面精度高，省去了二次打磨的時間人工機械的消耗，節約了成本，提高了功效。

（4）按照每年承建50 個項目，每個項目按20000 個電氣儀表支架計算，每個支架加工節約人工0.005 人，可節省人工5000 人，360 元/單位人工。每年施工過程中節省的費用計算：5000×360 元/單位人工=1800000 元。節省砂輪片每個項目節省1000 片，每個砂輪片5 元，共節省材料費用50×1000×5=25 萬元。每年共節省項目人工材料費用為205萬元。

6 結語

本文通過對一種多功能金屬沖剪機的簡要介紹及與傳統的砂輪切割方法、電弧焊切割方法、等離子切割方法的對比分析，主要目的在于尋找一種安全、高效、綠色環保的便攜式的金屬切割機具，適應現代化的機電安裝方式，以便提高功效，節省成本，體現以人為本的項目管理理念。