Применение воздушно-плазменной резки при утилизации металлоконструкций (стр. 2 из 3)

2.6 Контроль качества воздушно-плазменной резки осуществляется проверкой соответствия заданных размеров вырезаемых деталей или заготовок фактическим размерам вырезанных контуров, проверкой перпендикулярности поверхности реза и её шероховатости, измерением зоны термического влияния. Точность вырезаемых заготовок и их предельные отклонения от прямолинейности должны соответствовать ГОСТ 14792-80.

2.7 Отличительные особенности воздушно-плазменной резки

Воздушно-плазменная резка, как и газокислородная, относятся к одной группе термической резки металлов. Это обуславливается одним и тем же принципом действия: местный нагрев с последующим выдуванием расплавленного металла из зоны резки. Отличие их в том, что при газокислородной резке источниками энергии являются горючее и окислитель, а при использовании воздушно-плазменной резки - энергия электрической дуги. Но по сравнению с газокислородной, воздушно-плазменная резка имеет ряд существенных преимуществ. Так как температура плазмы достигает десятков тысяч градусов, это позволяет резать любые металлы и их сплавы, в том числе углеродистую, нержавеющую и высоколегированную стали, чугун, медь, латунь, бронзу, алюминий, титан, а также биметаллы. Вследствие такой высокой температуры скорость резки в несколько раз выше, чем при газокислородной резке, а сам процесс начинается без предварительного разогрева металла. При этом металл не коробится и не деформируется, а грат, образующийся на краях реза, легко удаляется, после чего остается ровная кромка. Кроме этого потери металла минимальны из-за малой ширины реза.

Для работы аппаратов воздушно-плазменной резки требуются только электроэнергия и сжатый воздух, а при наличии компрессора только электроэнергия. По сравнению со сложностями, возникающими при использовании оборудования для газокислородной резки, такими как: заправка, переаттестация и доставка громоздких баллонов, взрыво-, пожароопасность, использование присадок при необходимости работать с цветными металлами и сплавами, аппараты воздушно-плазменной резки требуют только замены расходных материалов (электродов и сопел). Технология воздушно-плазменной резки более экологична за счет снижения количества вредных выбросов в атмосферу. Расчеты экономической эффективности применения технологии воздушно-плазменной резки металлов показывают снижение затрат на резку металла в 2,5-3 раза по сравнению с газокислородной резкой. Оборудования для воздушно-плазменной резки металлов мобильны, надежны и просты в эксплуатации.

3. Экономический эффект

3.1 Воздушно-плазменная резка

Основными параметрами при переработке изделий на металлический лом аппаратами воздушно-плазменной резки являются:

- скорость резки;

- потребляемая электроэнергия;

- максимальная толщина разрезаемого металла;

- потребление расходных материалов;

- амортизационные отчисления;

- общая затратная часть, включающая аренду площадки, транспорт и заработную плату рабочих.

"Скорость резки"

Параметры, влияющие на скорость резки:

- разрезаемый металл;

- толщина разрезаемого металла;

- напряжение питающей сети;

- опытность резчика.

В экономическом расчете взят за основу воздушно-плазменный аппарат ПУРМ – 140.

Для аппарата ПУРМ-140 зависимость скорости резки от толщины разрезаемого металла представлена на графике 1.1.

График 1.1. Зависимость скорости резки от толщины разрезаемого металла:

На графике приведены минимальные значения скорости резки для углеродистой стали.

Увеличить скорость резки (приблизиться к максимуму) можно за счет следующих параметров:

- автоматизация процесса (равномерная подача плазмотрона, фиксированное расстояние между плазмотроном и металлом);

- обеспечение подачи бесперебойного электропитания напряжением сети не менее 380В;

"Максимальная толщина разрезаемого металла"

Максимальная толщина разрезаемого металла 40 мм говорит о том, что, начиная резать "с края", резчик сможет прорезать насквозь металл этой толщины при минимальной скорости резки (приблизительно 1 мм/сек). Максимальная толщина разрезаемого металла очень чувствительна к напряжению питающей сети (мощности на дуге). Чем ниже напряжение, тем меньшую толщину металла можно прорезать аппаратом.

"Потребление расходных материалов":

Выработка (износ) расходных материалов зависит от:

- опытности резчика;

- чистоты и влажности воздуха;

- толщины разрезаемого металла,

- чистоты разрезаемого металла.

Ниже приведен график 1.2., по которому можно приблизительно оценить длину реза одним катодом (электродом) в зависимости от толщины разрезаемого металла.

График 1.2. Зависимость длины реза одним катодом от толщины разрезаемого металла:

Очевидно, что при работе резчик часто включает-выключает плазмотрон (переходы, технологические остановки), снижая ресурс катода, а погодные условия отличаются от нормальных. Поэтому реальное время непрерывного реза одним катодом составляет примерно 40 минут (т.е. это сумма отрезков времени, когда резчик режет). Из практики: в среднем катод "стоит" 2-2,5 часа реального рабочего времени. Сопло изнашивается примерно в три раза меньше. Поэтому, из практики, в 8-ми часовую смену тратится 3 катода и 1 сопло.

Рассчитаем себестоимость резки на примере автомобиля УРАЛ с емкостью 10м³, аппаратом ПУРМ-140 . Общая длинна разрезаемых частей составляет 28 метров.

Исходные данные:

1) средняя толщина разрезаемого металла - h=10 мм;

2) напряжение питающей сети - стабильно, 380В;

3) разрезаемый материал - углеродистая сталь;

4) режим работы - односменный (8 часов).

Из графика 1.1.: установим скорость резки V примерно 23 мм/сек.

Из графика 1.2.: длина реза одним катодом при толщине разрезаемого металла 10 мм L примерно равна 90 метров, с учетом того, что на металле чаще всего присутствуют загрязнения длинна реза одним катодом снижается примерно на 15%, следовательно будет равен 76,5 метров.

В результате расходы на один метр разрезаемого металла составляют:

где

- стоимость катода К-01У,

- стоимость сопла С1-180М,

- амортизация аппарата приведенная к одному метру реза (руб/м),

- амортизация плазмотрона приведенная к одному метру реза (руб/м),

- стоимость электроэнергии приведенная к одному метру реза (руб/м),

L - длина реза одним катодом (76,5 метров).

Амортизация аппарата в час при односменной 8-ми часовой работе будет равна:

где

- цена аппарата плазменной резки ПУРМ-140,

P - ресурс аппарата в годах,

N - количество рабочих дней в году,

T - количество рабочих часов в день.

- приведенная длина реза за 1 час при скорости резки v = 23 мм/сек = 82,8 м/час и коэффициенте использования рабочего времени резчиком Q = 30% составляет:

Коэффициент использования рабочего времени резчиком взят для расчета, как чистое время резки. Остальные же 70 % рабочего времени отведено под переходы, погрузо-разгрузочные работы и вспомогательные операции.

Следовательно, амортизация аппарата, приведенная к одному метру реза, составляет:

Время гарантированной работы плазмотрона (резака) составляет 360 часов непрерывной работы (время, когда горит дуга), стоимость плазмотрона – 3304 рублей.

Следовательно, амортизация плазмотрона в час составит:

Амортизация плазмотрона приведенная к 1 метру реза составит:

"Потребление электроэнергии"

Максимальная потребляемая мощность аппарата ПУРМ-140 без компрессора - 20 кВт. Регулировка по мощности не предусмотрена, поэтому легко посчитать себестоимость электроэнергии приведенную к одному метру реза:

где

- стоимость электроэнергии в регионе, руб., с учетом местных тарифов стоимость эл. энергии равна 76,2 руб. кВт*ч

n - КПД использования электроэнергии.

Аппарат работает 30% времени на полной мощности в 20 кВт. Но еще примерно 30-40% времени он работает на холостом ходу, где практически ничего не потребляет. Поэтому добавляем еще 5% к времени работы аппарата на полной мощности и коэффициент использования электроэнергии составит 35%.

Итого себестоимость 1 метра реза:

Затрат на резку автомобиля УРАЛ

Время на резку автомобиля УРАЛ