自動小口徑管件坡口氣割機在焊接培訓中的應用

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中，V形坡口φ 325mm以下小口徑管件消耗量大，培訓過程需要對焊接試件利用氣割重復加工坡口。用手工氣割或手搖式氣割機進行焊件坡口加工時，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動不連續(xù)、不平穩(wěn)、轉動中斷等問題，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量，從而導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學員的培訓時間，影響了培訓效果。因此針對這種培訓過程中出現(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。

2. 設計原理

自動小口徑管件坡口氣割機由電動機、調速裝置、氣割轉胎、氣路和氣焊割嘴等部分組成，結構如圖1所示。

自動小口徑管件坡口氣割機是利用變頻調速器控制轉動速度，帶動轉胎上的被加工管件旋轉，通過可調節(jié)角度和位置的氣割槍，對管件進行坡口加工，獲得符合培訓要求精度的坡口。它是一臺集管件切割和坡口加工于一體的自動氣割裝置，電動機是該裝置的動力源，通過變頻調速器進行第一次降速，再通過行星擺線針輪減速機進行第二次降速，通過蝸輪蝸桿減速機進行第三次降速。三級減速，是設計制作的核心理念，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結構

3. 自動小口徑管件坡口氣割機的特點

焊接技能培訓用的坡口加工經(jīng)歷了手工氣割、機床機加工、半自動氣割，到目前的自動小口徑管件坡口氣割機自動加工。自動加工坡口尺寸精度接近機床機加工，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現(xiàn)場應用如圖2所示。

自動小口徑管件坡口氣割機通過可調節(jié)不同角度和位置的割槍氣割，實現(xiàn)加工不同長度和坡口角度的管件，得到培訓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提高了近30%工效，同時焊接試件坡口質量更高。圖3是兩種方法加工坡口的質量對比，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量對比

自動小口徑管件坡口氣割機的研制，有效保證了焊工焊接技能操作的培訓時間，很大程度提高了焊工技能操作培訓質量。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用，降低了培訓成本。

4. 自動小口徑管件坡口氣割機的優(yōu)點

自動小口徑管件坡口氣割機的優(yōu)點如下：

第一，自動小口徑管件坡口氣割機實現(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)約了焊接培訓用管件坡口加工時間，降低了管材的損耗。

第二，實現(xiàn)加工過程自動化，降低了工人的勞動強度，減少了人為因素對坡口質量的影響；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，實現(xiàn)“一鍵式”操作控制坡口加工過程，通過變頻調速器的旋轉按鈕調節(jié)頻率來實現(xiàn)轉速的調節(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，結實耐用，可實現(xiàn)不同施工場所使用。

5. 推廣應用情況

2014年我公司的主體工種焊接技能培訓、焊工技能鑒定、技師鑒定前培訓以及特種設備作業(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中心使用，應用效果良好。僅一年它為我們培訓中心節(jié)約培訓費用達幾十萬元。

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)新項目獎。

6. 結語

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