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管材锯切设备的发展历程

【摘要】:目前全国正在使用中的飞锯设备有2 000多台套,大多机械定尺的气动飞锯,定尺精度不高,安全性差。故在工业发达国家已出现以数控等离子切割机取代火焰切割机和激光切割机的发展趋势。在管材锯切设备中,飞锯这一工业产品经历了从简单到复杂,从低级到高级的发展过程。

图5-22 激光管材切割机

表5-13 TQL-LCY620-GC4115型专用激光切割机技术参数表

表5-14 割逢筛管激光切割机主要技术参数

20世纪50年代,我国的钢铁行业逐渐起步发展,当时生产的各种钢材品种比较少,在生产过程中最早使用的是前苏联进口的热圆盘锯机,锯片规格Φ800~1 800mm,也要从前苏联进口。进入60年代,由于受到政治气候的影响,我国才逐步自行研发热锯片和热锯机;80年代末期,国内的鞍钢、武钢、包钢、攀钢四大轨梁厂生产重型钢轨时,在精整工序引进了Φ570~660mm的硬质合金齿锯切机。进入90年代,我国钢管工业飞速发展,钢管产量逐年递增,如天津钢管立项建设、宝钢钢管二次技术改造开始,生产钢管的冶金设备依靠进口,硬质合金齿圆锯片切坯、切管的新技术在国内仍处于空白状态,国内知名钢管生产厂都引进了国外钢管排锯机组。为了实现该设备的国产化,中国重型机械研究院有限公司(原西安重型机械研究所)研制了能将成排钢管同时锯切的Φ325mm钢管排锯机机组,设备系统采用了机械技术、液压气动技术、计算机电气控制技术,技术指标已达到国际领先水平。

在管材锯切设备中,飞锯这一工业产品经历了从简单到复杂,从低级到高级的发展过程。最早的飞锯不能在线切割,这大大影响了生产效率,后来飞锯安装在生产线上,能够进行在线切割,但定尺控制都采用机械装置,生产效率和定尺精度都不高。所谓定尺就是人为控制的钢材切割长度

随着电子技术的发展及芯片的不断更新,国外20世纪70年代推出了计算机控制定尺的飞锯,其中以德国和日本的产品为代表,后来把微机控制与液压传动相结合,达到了较高的精度。国内80年代中期才推出微机定尺飞锯,采用Z80单板机控制。目前全国正在使用中的飞锯设备有2 000多台套,大多机械定尺的气动飞锯,定尺精度不高,安全性差。随着可编程逻辑控制器的出现,一些用户将微机定尺的飞锯淘汰,换上了PLC控制的定尺飞锯。这种飞锯结构简单,成本低,但这种飞锯对高速、大口径的管材适应性差,它没有电气调速系统,速度跟随性差,定尺精度降低,而且管径较小时还容易出现弯管现象。目前,以PLC为控制核心,以全数字直流调速器作为驱动的飞锯逐渐成为飞锯的发展的趋势,定尺误差在0~+4mm。

自2000年以来,随着国民经济的高速发展,我国精密钢管工业迅猛发展。随着房地产市场的不断繁荣,现代化的大型厂房、大跨度的展览场馆、体育运动场馆、大型仓储、桥梁、机场、起重、运输、车辆等各行各业广泛地采用钢结构,使得钢材需求量大幅度增加,尤其是近几年来中国钢产量与需求量不断攀升,政府为增加消费者对汽车家用电器需求而制定的一揽子经济刺激计划将延续多年。更重要的是,国家筹集资金在西部地区进行大规模建设(包括住宅和基础设施等)和在东部地区展开的铁路、公路及桥梁等巨大的基建工程。

在钢铁业发展同时,钢材浪费情况也日趋严重,我们也必须面对在钢铁加工过程中的浪费现象。世界银行钢铁统计年鉴曾经指出,美国、日本、德国等发达国家,钢材在切割焊接等加工中的损耗和浪费平均在30%,中国、印度、巴西等发展中国家,钢材在切割焊接等加工中的损耗和浪费平均在40%,发展中国家比发达国家多浪费10%的钢材。因此要大力推广先进的数控切割,即数控等离子、激光或水射流切割技术。由于其切割质量和切割效率有大幅提高而且节约金属,将会逐步取代手工切割和火焰切割的主导地位。

此外,国内目前研发了全自动精密切管机,锯切精度更高,只有±0.015 mm,锯口宽度更窄只有2mm,节约了金属消耗。

另外,用数控激光切割管材也具有精度高、切口窄等优点,在管材切割中将会产生不可替代的作用。

近年来,随着我国石油、地矿工业的高速发展,沙漠地区油井钻采技术的成熟,油田中后期开发力度的加大,海上采油规模化的崛起和地热井、盐水井、深层水井的蓬勃发展,筛管消耗需求不断增加。激光钢管割缝机也会逐步取代机械式钢管割缝设备。

21世纪是一个倡导绿色环保的时代,由于我国经济的迅速崛起和制造业的蓬勃发展,必然对切割技术提出更高的要求。等离子切割技术具有诸多与绿色相符的特征,而几十万的等离子设备比几百万的激光切割机价格上低很多,因而发展等离子切割技术具有与时俱进的优势。

等离子切割技术借助在水下水床切割平台或烟尘处理装置能消除切割时产生的噪声,粉尘、有害气体和弧光,基本上满足环保要求。故在工业发达国家已出现以数控等离子切割机取代火焰切割机和激光切割机的发展趋势。在我国,等离子切割机也将会越来越广泛地运用于汽车、机车、压力容器、化工机械、核工业、通用机械、工程机械、钢结构等各行各业。