人工原料取样管钎制作方法的设计及运用

陈新　李悦

摘 要： 钢铁企业对进厂原料的抽查取样方式可采用人工管钎取样，通过理论和实践探究，设计出一种人工原料取样管钎的高效率制作方法，可满足批量制作条件，保证日常原料取样需求。

关键词： 进厂原料;钢铁企业;人工取样;管钎;制作方法

1 前言

人工原料取样管钎对钢铁企业原料抽查取样的真实性有重大意义，对原料引进有直接经济效益。但人工原料取样管钎制作时间长，强度要求较高，需要设计出批量制作方案，并提高其使用寿命，以满足日常原料取样需求。

2 人工采样管钎简介

2.1 主要结构

人工原料取样管钎的主要结构如图1所示，应用于对钢铁企业进厂原料取样，可通过锤击直接取到火车、汽车运输的全深度层次原料样品，用其取出的样品提供检测，具有高度真实性。

2.2 加工制作难点

开槽、承力钎头的加工是人工采样管钎的主要加工环节，加工难点在于：

1）管钎承受冲击力较大，各轮廓结构的加工制作方案必须考虑其耐用性;

2）管钎属于消耗品，必须尽可能缩短其加工时间，提高加工效率。

3 人工原料取样管钎制作方法的设计探究

3.1 选取加工设备

1）初步加工方案选用氧割刀对承力钎头、开口槽进行切割，轮廓不平整、边缘易开裂，因管钎在取样时受较大锤击力冲击，极易损坏，寿命短。

2）氧割刀的使用对操作要求极高，使管钎批量加工状况不稳定，难以实现标准化作业。

3）考虑到氧割刀加工的缺点，选用1520BA型数控超高压水刀进行加工。数控水刀通过计算机控制加工路线及速度，具备加工轮廓平滑连续、操作简易等优势。经过试加工，数控水刀相对氧割刀的加工质量有明显的提高。

3.2 制作方法的探究

人工原料取样管钎的加工难点主要在管体的开槽和承力钎头的加工。

1）管体的开槽

a.开槽形状的确定

考虑到管体受较大冲击力，对管体分别加工矩形槽和圆弧形槽，进行现场使用比对后，圆弧形槽口耐用性明显优于矩形槽口，因此开槽形状确定为光滑过渡的圆弧形槽口。

b.管体固定夹具的设计制作

管钎为圆柱形，难以在水切割平台固定，切割时容易转动且切割后容易变形，导致加工路线偏移，原矩形试样夹具也不适用。

针对上述问题，设计制作出一个简易型活动式圆形管专用夹具，使其能够在需要使用时夹紧于原夹具上，再通过螺丝固定住圆形管，防止管钎转动，图2为夹具示意图。

c.加工方式的确定

①加工速度及槽口宽度的选择

为保证采样钎管的背面不被击穿，水切割机走刀速度必须保持较快速度，表1为通过多次现场加工比对试验情况。

通过现场加工实践，依照方案1和方案2进行加工，由于钢管壁存在张力，进刀处的开槽轮廓会均会出现不圆滑的错位，而方案3的开槽轮廓则几乎不受影响，开口光滑、无错位及裂纹。

最终确定按方案3设计加工路线。

③改善加工作业环境，提高批量加工能力

因最佳加工速度较高，水切割平台在加工过程中的带水砂粒极易溅出、粉尘较大，操作人员难以持续加工，管钎批量加工能力差。

通过现场分析及讨论，设计管钎加工环境优化的改善方案。在切割管钎时，如图4所示，在水切割平台上使用一段PVC管加长原有溢流管，使切割平台内的水面可保持在恰好淹没钢管处，并且PVC管连接高度可调整，加工不同直径钢管时均可以便捷调整切割平台的水位。

经此方案优化水切割平台后，加工切割管钎时基本无粉尘溅出，改善了加工作业环境，操作人员可长时间进行加工制作，提高了批量加工能力。

3）承力钎头的加工

承力钎头使用水刀切割，一次成型，经过多次对结构的改进处理，最终确定加工方案如图5所示，以使抗锤击强度达到最佳。

3.3效果

本制作方法的设计应用于钢铁企业现实生产中，成功解决了圆形管难固定的问題，使用此制作方法对人工原料取样管钎进行开槽，加工轮廓无错位现象，几乎完全光滑。经过多次试验并改进加工方案，成功提高了承力钎头和管体的使用寿命。同时，有效减少了加工过程的粉尘，降低了噪音，改善了加工作业环境，提高了人工原料取样管钎的批量加工制作效率。

4 结语

人工原料取样管钎正式批量制作投入使用后，提高了原料取样的准确和公正性。在钢铁企业原料引进方面，取得了良好的降本增效运用效果。同时，该制作方法投入成本较低，在钢铁企业原料取样领域具有良好的推广价值。

作者简介：陈新（1988年11月-），男，汉族，江西省龙南县人，本科学历，机械工程师，现从事设备管理工作，研究方向：机械设计与技术创新。