可调节双割枪式管件火焰自动切割装置设计

王蒙云 吴俊杰 洑祎浩 程浩宇 朱征宇

摘要：火焰切割在管件切割下料作业中应用非常广泛，但是传统的单割枪火焰切割割枪在切割管件时存在效率不高的问题。为此，设计了一种可调节式双割嘴管件火焰切割装置，阐述了装置工作原理和调节方法。该装置能同时让两把割枪对钢管进行加热切割，极大地提高了切割效率，且装置能自由调节割枪和管件的角度以及割枪和管件之间的距离，能满足不同管件的切割工艺需要。

关键词：可调节;双割枪;管件;火焰切割

1 概述

管件切割目前已经成为船舶制造等領域中不可或缺的一项生产工艺，其切割效率和切割质量直接关系到生产周期和成本。有数据表明，仅2012年一年我国船舶管件年消耗量达到450 t，约44万根。一艘30万t级的超大型油船管材用量可达数十公里，仅钢管用量（包括不锈钢管）就有1 500 t左右。这么多的管材制造量势必给高速自动化圆管切割带来了巨大市场。其中，火焰切割由于设备简单、切割成本低且易于切割大厚板管等工件，在板管等工件切割领域中仍有着极其广泛的应用。

传统的自动火焰管件切割装置往往都是利用单把割枪切割，利用机械装置带动割枪转动，工件不动或者带动工件转动、割枪不动的方法，但是该方法只有一个火焰对圆管进行加热和氧化燃烧，因此存在效率不高的问题。因此，在保证切割质量的前提下，提高圆管切割效率就变得十分有意义。基于此，本文设计了一种可调节式管件火焰自动切割装置，通过采用两把割枪同时对管件进行切割，实现提高切割效率的目的，且割枪和管件的角度以及割枪到工件表面的距离也可方便调节，能满足不同管件切割工艺需求。

2 装置结构设计

2.1    切割装置整体设计

切割装置整体设计如图1所示。

该装置主要由一对可调节距离和角度的割枪、一个用来储存氧气的氧气瓶、一个用来储存乙炔的乙炔瓶、一个用来固定并使管件旋转的三爪卡盘、一个带动卡盘转动的220 V交流电机、一个带动割枪移动的小车组成。其工作原理是交流电机带动三爪卡盘转动，进而带动管件转动，实现管件的自动火焰切割过程。三爪卡盘和交流电机放置在工作台上，双割枪安装在割枪装夹具上，当管件切割掉一段后，小车在管件长度方向上行走，进而可以切割下一段管件。

该装置还可通过两把割枪上的氧气调节阀与乙炔调节阀，分别控制两把割枪的氧气流量及乙炔流量，实现两把割枪在不同位置上切割能量的相互配合。

2.2    双割枪装夹设计

双割枪装夹设计如图2所示，其工作原理为割枪由割枪装夹具上的转动夹持件固定，转动夹持件由壁厚为2 mm的？准20 mm圆钢管加热弯制成半圆形。为了能将割枪调整到和管件保持90°的位置，以便两个割枪获得相同的切割能量，因此在转动夹持件上设计了第一卡箍，松开转动夹持件的第一卡箍，两把割枪在第一卡箍内通过手工方式转动，能够实现割枪割嘴角度的调节。转动夹持件的尾部由横向夹持件固定，松开横向夹持件的第二卡箍，转动夹持件可在横向方向上移动，由此可以改变割枪离开管件的距离，即根据切割工艺需要，可以方便调整割枪的高度。横向夹持件利用第三卡箍固定在套管上，松开第三卡箍，横向夹持件可在套管上滑动，从而改变割枪在圆管周向上的位置，以便摸索割枪在不同位置的切割工艺和效果。套管通过焊接方式连接有一个壁厚为2 mm的？准16 mm的横杠，横杠末端套有一个铜质螺帽，通过小车上的螺杆配合来连接小车，以便割枪能跟随小车运动，螺帽采用M4×1.5内螺纹设计，长约50 mm，内径为21.2 mm。割枪的装夹和拆卸非常简单，将双割枪割嘴从割枪上拆卸后，即可将第一卡箍套入割枪中，紧固后即完成割枪的安装;反之，拆卸割枪时也需要先将割嘴从割枪上拆下，再把割枪从第一卡箍中取出。

3 结语

（1）本文设计的可调节双割枪式管件火焰自动切割装置结构美观，操作方便，能极大地提高船舶管件的切割效率。（2）本文设计的可调节双割枪式管件火焰自动切割装置能方便调节割枪和管件的角度以及割枪到工件表面的距离，以满足不同管件切割工艺需求。（3）本文设计的可调节双割枪式管件火焰自动切割装置可以用在船舶管件等切割作业中，值得大力推广使用。

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收稿日期：2020-05-08

作者简介：王蒙云（1990—），女，江苏宜兴人，硕士研究生，助教，研究方向：船舶与海洋工程结构物设计制造。