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由于人工操作失誤造成管件轉動不連續、不平穩、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不同角度和位置的割槍氣割，實現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點

自動小口徑管件坡口氣割機的優點如下：

第一，自動小口徑管件坡口氣割機實現管件切割、坡口加工一次完成，合二為一，減少了加工工序，節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、穩定，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“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頻率來實現轉速的調節，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月獲中國安裝協會焊接專業委員會焊接創新項目獎。

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，同時在業內具有一定的推廣價值。