一种多功能冲剪机在工程实践中的应用

徐向大

（中石化第十建设有限公司，山东 青岛 266555）

石油化工行业机电安装工程中，有大量的金属型材，需要根据设计图纸，在施工现场加工成各种金属支架，这就需要各种金属型材切割机对各种金属型材进行加工切割。多年来一直延续传统的切割机具和方式，常用的金属型材切割机有：砂轮切割机、无齿锯、电焊切割、氧乙炔火焰切割机、等离子切割机等，本文针对传统的切割机具，提出一种新型的金属切割机械，改变了传统的金属切割方式。

1 传统的金属切割方法的简要描述

1.1 传统的常用金属切割方法及工作原理

化工机电安装施工现场常用的金属切割方法有：砂轮切割研磨法、电焊弧切割法、氧乙炔火焰切割法、等离子切割法等。

传统的金属切割机械原理基本分为两类：一类属于机械热切割，利用金属摩擦力产生的热量对金属进行热切割，比如砂轮机切割机、无齿锯切割机等；一类属于熔化热切割，使金属局部产生高热融化而实现对金属进行切割，比如利用电弧热切割；利用氧乙炔火焰产生的高热；利用高温等离子电弧热。

1.2 传统的金属切割方法的特点

传统的金属切割方法主要有以下特点：（1）切割效率低下。依靠砂轮的高速旋转及与金属摩擦形成的高温，完成切割作业，机械功率低，切割作业用时长。利用电弧热产生的热量，实现切割作业，使切割面产生氧化层，因此需要对切割面进行打磨作业，打磨作业浪费额外的人工和材料。（2）环境保护性差。产生噪声污染，砂轮切割作业会产生大量噪音，对作业人员及周围环境造成噪音污染；产生金属废渣，造成固体污染物；因为生成大量的金属废渣；砂轮切割作业，由于高温摩擦，产生大量高温飞溅的铁屑，造成光污染；电弧切割，高温电弧除了造成光污染，对人体眼睛造成伤害外，也产生大量金属氧化物废渣。（3）操作机械危险性大。由于误操作，容易造成砂轮切割机的砂轮片破裂，对人体产生伤害，电弧及等离子切割，高温电弧容易对人体造成烫伤及对人的眼睛造成光伤害。电动手持机具容易造成触电事故。

2 多功能冲剪机简要介绍

（1）为了克服现有砂轮、电弧切割、气割机等施工机械功效低下、存在安全隐患等方面的不足，多功能冲剪机，提供了一种安全、高效的施工机具和施工方法。主要实现以下功能：快速切割10#以下的金属槽钢、角钢∠50#以下、扁钢等等镀锌及非镀锌金属型材；电机驱动，产生的噪声小或者基本没有噪声；金属型材支架加工切割精度高，切割面光滑，整齐美观；可以借助加工模具，批量加工仪表电气支架；加工支架产生的铁屑少，减少环境污染。

图1 多功能冲剪机

多功能冲剪机如图1。

（2）多功能冲剪机的功能。多功能冲剪机主要功能，可以对角钢、槽钢、钢板、圆钢、方钢等进行剪断、切角、冲圆孔、冲长孔等加工，切口平整光滑无毛刺。

（3）多功能冲剪机的工作原理。多功能冲剪机主要应用液压原理或齿轮传动杠杆原理，利用电机的高速旋转产生的瞬间冲击力，带动切刀，实现对金属型材的冷切割，改变了传统的机械热切割方法及高温熔化热切割方法。

（4）多功能冲剪机主要技术参数。最大剪切力为36kN,刀具行程27mm，行程次数30 次/min，电机功率2.2kW 2P，整机质量560kg，长×宽×高为950mm×500mm×1170mm，多功能冲剪机功能能图见图2。

图2 多功能冲剪机功能图

3 多功能冲剪机主要解决的问题

与现有传统的砂轮机等加工机械相比，多功能冲剪机的优点如下。

（1）切割加工时间快，提高功效，节省人力。切割10#槽钢由原来的2min 变为现在的30s，大大提高了施工功效。

（2）降低噪音污染。由于本机械采用冷切割，瞬间产生高切割力，基本没有噪声污染。

（3）减少了切割废料，减少了环境污染。

（4）节省了加工切削使用的砂轮片，大大节省了施工材料，节约了成本。

（5）提高了切削加工的精度，切削面整齐划一，省去了二次打磨的工序，节省了打磨机械和材料及人工的二次支出。新型转运车的构造图见图2。

4 多功能冲剪机工程应用

多功能冲剪机已成功应用于浙江石化工程项目部、泰州乙烯工程项目部、中安煤制烯烃工程项目部并取得了很好的工程效益。多功能冲剪机降低了现场作业中的安全风险，由于采用电机驱动实现冷切割，加工支架材料精度高，省去了二次打磨的步骤，简化了操作工艺流程，降低了多次操作机械的危险，提高了机械操作的安全性，降低了劳动作业风险。

本冲剪机，由于采用冷剪切，减少了噪声污染及环境固体物污染。加工成型的支架如图3。

5 多功能冲剪机产生的经济及社会效益

图3 槽钢切割断面图

（1）节省了电气仪表支架的加工时间，提高了功效。按照10#槽钢为例，每个支架的加工切割时间由原来的2min 缩减为现在的30s，提高了功效的75%。

（2）节省了砂轮片，按照每个项目20000 个仪表电气支架计算，每个项目需要采购1000 片φ100 的砂轮片计算，可以节省砂轮片的采购费用。

（3）由于切削面精度高，省去了二次打磨的时间人工机械的消耗，节约了成本，提高了功效。

（4）按照每年承建50 个项目，每个项目按20000 个电气仪表支架计算，每个支架加工节约人工0.005 人，可节省人工5000 人，360 元/单位人工。每年施工过程中节省的费用计算：5000×360 元/单位人工=1800000 元。节省砂轮片每个项目节省1000 片，每个砂轮片5 元，共节省材料费用50×1000×5=25 万元。每年共节省项目人工材料费用为205万元。

6 结语

本文通过对一种多功能金属冲剪机的简要介绍及与传统的砂轮切割方法、电弧焊切割方法、等离子切割方法的对比分析，主要目的在于寻找一种安全、高效、绿色环保的便携式的金属切割机具，适应现代化的机电安装方式，以便提高功效，节省成本，体现以人为本的项目管理理念。