浅谈气割炬辅助工具在施工中的应用

【摘要】本文对气割炬辅助工具研制和使用进行介绍，并总结相关经验。

【关键词】气割炬;超差;辅助

1900年，两位法国工程师制造出第一个氧乙炔割炬，启动了钢材切割、焊接的革命。手工气割使用灵活方便，设备简单、便于携带，可在现场迅速安装使用。切割过程中，可在小的半径范围内快速改变切割方向，成本低、生产率高，不受工件形状与尺寸限制，但随意性强，切割表面平面度、割纹深度的质量不容乐观。超过标准要求时，须打磨校形，造成人力浪费，同时造成如角磨机、沙轮片等耗材增多，增加工程建设成本。为此特成立QC小组攻关研制气割炬辅助工具，取得良好效果。

1、气割炬辅助工具研制

1.1手工气割现状

手工切割钢板超差现象严重，切割件的切割平面度、割纹深度均超差，切割质量达不到验收要求是手工切割偏差的普遍现象。目前采用半自动切割机下料，但高空作业、H型钢、槽钢、不规则型材等不适合安装半自动切割机，仍采用手工切割。

1.2气割炬辅助工具目标

为满足要求需研制氣割炬辅助工具，以厚度20mm钢板割缝为例，切割面平面度控制在1.0mm内，割纹深度控制在0.3mm以内，达到验收规范要求。

1.3设计思路

要提高切割平面度质量，须保持切割过程中割嘴垂直与钢板。但气割操作过程中，操作工手持气割炬，无标尺，凭目测感觉割嘴与钢板角度，不能始终保持割嘴垂直与钢板，造成切割平面度随时变化，且抖动无法控制，需设计支架固定割嘴与钢板的角度和割嘴的行走路线。

1.4方案设计

1.4.1支架安装位置分析

方案一：支架安装在割嘴两侧，可保持割炬与割件平行，两侧都需支撑点，限于钢板中间割缝，一侧宽度不能支撑时支架失去作用。

方案二：支架安装在割嘴一侧，可保持割炬与割件平行，一侧可放开工具即可，可进行钢板修边，用途广，可行度高。

1.4.2支架形式选择

方案一：直接支撑保持割嘴与钢板角度一致，支架与钢板直接摩擦，摩擦力大，在钢板上滑动时割炬发生颤动。

方案二：滚轮行走保持割嘴与钢板角度一致，支架与钢板滚动摩擦，摩擦力小，在钢板上滚动顺利，可行度高。

1.4.3滚轮形状选择

方案一：饼状轮行走，转动时压出饼状轮的宽度，滚轮与切割件接触面积越大，轧到割件上飞溅氧化铁颗粒几率越大。

方案二：刀口轮行走，转动时压出一条线，轧到割件上飞溅氧化铁颗粒几率小，可行度高。

1.4.4工具与割嘴连接

设计思路：设计内径15mm的圆环箍加顶丝，使工具固定在气割嘴上。

方案一：六角螺栓作为顶丝将割嘴固定，用六角螺钉作为顶丝紧固，需使用扳手旋紧。

方案二：翼型螺栓作为顶丝将割嘴固定，用翼形螺钉作为顶丝紧固，用手直接旋紧，方便快捷，可行度高。

1.4.5割嘴圆环箍与刀口轮支撑的连接方式

方案一：割嘴圆环箍与刀口轮支撑分离，可调节割嘴与割件角度，满足多种割口角度，可行度高。

方案二：割嘴圆环箍与刀口轮支撑一体，当割嘴插入圆环箍后，割嘴只能与割件垂直。

查阅《中华人民共和国电力行业标准DL/T869-2012》得知，钢板对接焊时需要开30°～35°坡口，因此可在圆环箍与支架连接盘上刻出90°、30°、35°刻度，使工具有多角度切割功能，切割坡口时将圆环箍调至30°与35°间即可。

1.4.6刀口轮形状

设计思路：固定气割嘴行走路线，可使刀口轮沿一平直的扁铁作为轨道行走，可解决气割嘴沿切割方向行走时垂直于切割面的抖动。

方案一：双面切削，当刀口轮靠近扁铁时，轮子最高点不能贴近扁铁，不能延扁铁行走将造成行走不直。

方案二：单面切削，当刀口轮靠近扁铁时，轮子最高点能贴近扁铁，能延扁铁直线行走，可行度高。

1.4.7各部件尺寸确定

（1）支撑杆尺寸

飞溅物主要集中在0-20mm距离内，因此割嘴中心线到中间轮距离为25mm。为保持工具平衡，两刀口轮中间距同样为25mm。两轮中间用隔套隔开。

（2）刀口轮尺寸

刀口轮尺寸分外径、内径、厚度。

外径：决定割嘴与割件高度，割嘴长度35mm+割嘴与割件距离10mm+可调节长度=50mm。

内径：需小于支撑杆外径才能固定，将内径确定为10mm。

厚度：厚度小稳定性差;厚度大增加重量与中间轴的摩擦力大，影响轮子转动，确定厚度为10mm。

（3）割嘴圆环箍固定使用的翼形螺栓、螺帽尺寸

两刀口轮用隔套隔开，用M8六角螺帽固定。割嘴圆环箍插入支撑杆圆盘中心孔，用内径8mm翼型螺帽固定，调节角度时松开螺帽，调节完毕紧固。圆环箍与气割嘴固定采用翼形螺钉，螺纹直径5mm，螺纹长度10mm，当翼形螺钉旋到底时，可使本工具固定在气割嘴上。

（4）作为行走轨道的扁铁尺寸

扁铁长度可视割件大小选择，手工切割时，每切割30-50cm需移动一下，所以扁铁长度以50cm、宽4cm、厚0.3cm、重量0.38kg为宜 。

通过磁铁吸附效果对比可知，扁铁与割件采用强磁磁铁固定，移动时方便快捷，切割操作时调整好扁铁位置，使刀口轮沿扁铁行走。磁铁直径22mm高30mm，每个强磁可以吸附1.5kg。

1.4.8最佳方案描述

（1）用一个支撑杆，支撑住刀口轮。

（2）用割嘴圆环箍与支撑杆分离的方式将工具固定在气割嘴上。

（3）运用单面刀口轮沿扁铁行走的方式固定行走路线。

（4）运用强磁磁铁将扁铁吸附在割件上。

2、装置效果检查

（1）切割平面度检查：现场测量20块手工切割的预埋件钢板，切割面平面度偏差值u≈0.3mm（钢板厚度20mm，尺寸200mm×200mm，测量点每100mm取点一次），使用辅助工具后，切割平面度偏差满足要求。

（2）割纹深度检查：现场测量20块手工切割的预埋件钢板，割纹深度h≈0.1mm（钢板厚度20mm，尺寸200mm×200mm，测量点每100mm取点一次），使用辅助工具后，割纹深度偏差满足要求。

结语：

气割炬辅助工具的研制，提高了切割效率和切割质量，方便下一步割件的组装焊接，保证施工项目的内在质量。有效、合理地利用劳动力，减少后期磨光修边，降低磨光机、砂轮片等耗材浪费，有效节约工程建设成本，节约施工时间。目前该工具在公司其他项目已经广泛应用，同样取得良好的效果。

作者简介：

杨永恒，中国电建集团核电工程有限公司，山东济南。