劉智 毛靜麗 王虎 張井仁 劉華偉

1. 概述

在焊工焊條電弧焊和氬電聯(lián)焊等焊接技能操作培訓(xùn)中，V形坡口φ 325mm以下小口徑管件消耗量大，培訓(xùn)過程需要對焊接試件利用氣割重復(fù)加工坡口。用手工氣割或手搖式氣割機(jī)進(jìn)行焊件坡口加工時，不僅加工速度慢，在加工過程中易出現(xiàn)由于人工操作失誤造成管件轉(zhuǎn)動不連續(xù)、不平穩(wěn)、轉(zhuǎn)動中斷等問題，造成坡口過度氧化、管件坡口表面不平整以及出現(xiàn)溝槽，影響切割和坡口加工質(zhì)量，從而導(dǎo)致延誤加工時間甚至需要返工。坡口加工過程很大程度占用了培訓(xùn)學(xué)員的培訓(xùn)時間，影響了培訓(xùn)效果。因此針對這種培訓(xùn)過程中出現(xiàn)的情況，為了保證小口徑管件坡口的氣割加工精度和速度，研發(fā)制作了自動小口徑管件坡口氣割機(jī)。

2. 設(shè)計(jì)原理

自動小口徑管件坡口氣割機(jī)由電動機(jī)、調(diào)速裝置、氣割轉(zhuǎn)胎、氣路和氣焊割嘴等部分組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

自動小口徑管件坡口氣割機(jī)是利用變頻調(diào)速器控制轉(zhuǎn)動速度，帶動轉(zhuǎn)胎上的被加工管件旋轉(zhuǎn)，通過可調(diào)節(jié)角度和位置的氣割槍，對管件進(jìn)行坡口加工，獲得符合培訓(xùn)要求精度的坡口。它是一臺集管件切割和坡口加工于一體的自動氣割裝置，電動機(jī)是該裝置的動力源，通過變頻調(diào)速器進(jìn)行第一次降速，再通過行星擺線針輪減速機(jī)進(jìn)行第二次降速，通過蝸輪蝸桿減速機(jī)進(jìn)行第三次降速。三級減速，是設(shè)計(jì)制作的核心理念，最終得到氣割所需要穩(wěn)定的、最佳的速度。

圖1 自動小口徑管件坡口氣割機(jī)結(jié)構(gòu)

3. 自動小口徑管件坡口氣割機(jī)的特點(diǎn)

焊接技能培訓(xùn)用的坡口加工經(jīng)歷了手工氣割、機(jī)床機(jī)加工、半自動氣割，到目前的自動小口徑管件坡口氣割機(jī)自動加工。自動加工坡口尺寸精度接近機(jī)床機(jī)加工，加工效率比前幾種方法明顯提升。自動小口徑管件坡口氣割機(jī)現(xiàn)場應(yīng)用如圖2所示。

自動小口徑管件坡口氣割機(jī)通過可調(diào)節(jié)不同角度和位置的割槍氣割，實(shí)現(xiàn)加工不同長度和坡口角度的管件，得到培訓(xùn)所需要的帶坡口管件。該裝置的加工速度比手搖半自動氣割機(jī)提高了近30%工效，同時焊接試件坡口質(zhì)量更高。圖3是兩種方法加工坡口的質(zhì)量對比，半自動加工的坡口表面明顯有人為因素造成的凹槽，二者坡口表面平整度差異較大。

圖 2

圖3 兩種方法加工坡口的質(zhì)量對比

自動小口徑管件坡口氣割機(jī)的研制，有效保證了焊工焊接技能操作的培訓(xùn)時間，很大程度提高了焊工技能操作培訓(xùn)質(zhì)量。同時焊接試件的坡口尺寸精度提高，焊接試件也能更充分的利用，為單位節(jié)約了管件坡口加工的費(fèi)用，降低了培訓(xùn)成本。

4. 自動小口徑管件坡口氣割機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

自動小口徑管件坡口氣割機(jī)的優(yōu)點(diǎn)如下：

第一，自動小口徑管件坡口氣割機(jī)實(shí)現(xiàn)管件切割、坡口加工一次完成，合二為一，減少了加工工序，節(jié)約了焊接培訓(xùn)用管件坡口加工時間，降低了管材的損耗。

第二，實(shí)現(xiàn)加工過程自動化，降低了工人的勞動強(qiáng)度，減少了人為因素對坡口質(zhì)量的影響；自動加工過程連續(xù)、穩(wěn)定，提升了坡口加工尺寸精度，減少了坡口打磨工作量。

第三，實(shí)現(xiàn)“一鍵式”操作控制坡口加工過程，通過變頻調(diào)速器的旋轉(zhuǎn)按鈕調(diào)節(jié)頻率來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，得到不同管徑、不同壁厚的管件氣割所需的最理想線速度。

第四，裝置各部件組裝緊密、集成化程度高，結(jié)實(shí)耐用，可實(shí)現(xiàn)不同施工場所使用。

5. 推廣應(yīng)用情況

2014年我公司的主體工種焊接技能培訓(xùn)、焊工技能鑒定、技師鑒定前培訓(xùn)以及特種設(shè)備作業(yè)人員證考試均采用該裝置完成坡口加工制備，至今一直在我們培訓(xùn)中心使用，應(yīng)用效果良好。僅一年它為我們培訓(xùn)中心節(jié)約培訓(xùn)費(fèi)用達(dá)幾十萬元。

2014年獲中石油管道局“五小成果”獎和管道局第六工程公司技術(shù)革新二等獎。2014年10月獲中國安裝協(xié)會焊接專業(yè)委員會焊接創(chuàng)新項(xiàng)目獎。

6. 結(jié)語

自動小口徑管件坡口氣割機(jī)由于坡口加工質(zhì)量高，加工速度快，對保證焊工培訓(xùn)效果起到很大促進(jìn)作用，同時在業(yè)內(nèi)具有一定的推廣價值。