便攜式相貫線切割焊接一體機的設計與實際應用

王 麗，龔 君，趙壽寬

（正德職業技術學院，江蘇 南京210000）

隨著中國機械加工業的發展，一些新技術新設備在工程項目制造安裝中大放異彩。如今人們對于切割焊接技術的要求越來越高，在保障質量的前提下，還需要提高生產工作效率。為滿足機械加工業的發展，也為滿足人們的需求，便攜式相貫線切割焊接一體機應運而生。對比傳統的相貫線切割機，便攜式一體機更加便捷，同時因為體積較小，不用準備專門的廠房，節約了成本。便攜式相貫線切割焊接一體機因其高效性和便捷性，現今被廣泛應用于建筑、化工、機械工程等各行各業的管道制作安裝過程中。要想更好地應用便攜式相貫線切割焊接一體機，將設備推廣開來提高各行各業的工作效率，就需要掌握和了解其設計原理，結合實際情況，提出有效的應用策略，才能提高生產效率，推動行業技術的進步與發展。

1 便攜式相貫線切割焊接一體機的內涵與優勢

1.1 便攜式相貫線切割焊接一體機的內涵

便攜式相貫線切割焊接一體機是一種可以自動完成對金屬方形管、圓形管、異型管的相貫線端頭、管道彎頭或者是相貫線孔類進行切割焊接的設備。該設備廣泛應用于機械工程、建筑、化工等各行各業的管道制作安裝過程中。它能夠實現在管材上開孔、切割、焊接等一些列操作，同時還能在截斷面的坡口進行切割，這樣能夠使得各個管材的相貫線處結合得更加細致嚴謹，使其更加美觀和牢固，符合現代人對于切割焊接技術的高要求、高標準。隨著科技的發展，如今人們對于切割焊接技術的要求越來越高，不僅質量要有保障，在提高工作效率的同時還需要節約成本。便攜式相貫線切割焊接一體機的未來發展趨勢必然要符合加工業的發展和人們的需求。

1.2 便攜式相貫線切割焊接一體機的優勢

在壓力容器、石油管道等項目的制造安裝過程中人們會發現管道結構是非常多樣化的。有圓形管、方形管、矩形管甚至是異性管，傳統的相貫線切割機在面對這一問題時，往往缺乏靈活度，切割的角度較為單一，操作難度加大，性能變差，容易影響最終的切割焊接效果。便攜式相貫線切割焊接一體機相較于傳統的相貫線切割機有著非常明顯的優勢。首先它解決了設備移動困難的問題，不需要專門配備生產廠房，這就大大提高了生產工作效率。對于使用場地的要求降低，就使得它更適應那些地理位置較差、空間較小的環境。便攜式相貫線切割焊接一體機的移動性較強，安裝起來非常方便，從一定程度上說，節約了使用成本。與傳統相貫線切割機相比，它加大了切割的寬度和界面，設備剛性增強，針對一些材質較硬的管道更有優勢。同時它還將焊接技術合理地融入進去，降低了成本，提高了生產效率，操作難度降低，使用更加便捷靈活。便攜式相貫線切割焊接一體機的優勢，讓人們發現了機械加工業的新方向，在掌握了它的設計和應用原理后，一定會為生產加工行業注入新的生命力。

2 便攜式相貫線切割焊接一體機的設計

2.1 機械結構設計

便攜式相貫線切割焊接一體機的機械結構設計是在掌握相貫線數學模型的基礎上展開的，整體機構主要由旋轉電機、支撐卡爪、便攜式手柄、垂直量調節、水平量調節、焊槍夾持器等構成。首先將支撐卡爪置于平緩的地面，槍頭姿態調整及擺動電機要去支撐卡爪處于同一水平面，保障設備的穩定性。結構設計中需注意水平量調節與垂直量調節的靈活性，保障設備在使用過程中操作精準。除此之外在機械結構的設計中還需要注意材料的選擇，材料整體質量不能過重，最好控制在15～20 kg 之間，確保在使用時能夠單手操作拎起設備，移動靈活攜帶便利，同時不需要大量的安裝時間，充分體現其“便攜式”。值得注意的是，在機械節后設計過程中，要在控制設備重量的前提下，保障設備的剛性。在進行管道切割焊接時有力度、有速度，對于一些材質堅硬的管道也能進行很好的處理。針對以上設計考量，便攜式相貫線切割焊接一體機最好選用鋁合金材料，在保障設備剛性的前提下，控制設備質量，便于日后的操作和攜帶。

2.2 控制方案設計

控制方案的設計是便攜式相貫線切割焊接一體機設計重點，也是它區別于傳統相貫線切割機的亮點之一。系統的選擇上以PLC 為控制核心。它是在傳統順序控制器的基礎上加入了自動控制技術和計算機控制技術等，相較于傳統的人為控制，PLC 控制系統通過計算機對數據進行分析，使其結果更具有科學性和準確性，提高了生產效率和質量。通過PLC 控制系統實現無線遙控，能夠根據操作過程中遇到的具體情況進行切割焊接、參數調節。通過人機界面，自動擬合相貫線，比人為的擬合更加精準。PLC 控制系統操控升降軸，自動調節垂直位置，水平軸自動調節水平位置，在減少人工工作量的同時，還能更具科學性和高效性，確保最終結果的準確性。此外控制系統還能對機頭垂直進槍、機頭回轉作出調整和控制，完成橫向和縱向兩方面的持續切割焊接。除此之外，PLC 控制系統還有一個核心優勢，在設備實際操作中，各移動軸能夠根據管道或材料的實際情況進行輕微的自動調節，在不影響焊接切割的前提下，使各個管材的相貫線處結合得更加細致嚴謹，使其更加美觀和牢固。在管材的切割上，切割方式有很多種，比如火焰切割、水下等離子切割、等離子切割等，針對不同的材料選擇不同的切割方式。根據所設計的控制方案，此便攜式相貫線切割焊接一體機更適合火焰切割。在實際操作中，只需要修改控制系統中的焊接參數，更換焊槍或切割槍，即可快速完成切割焊接，操作過程非常靈活且便捷。

3 便攜式相貫線切割焊接一體機應用實例

便攜式相貫線切割焊接一體機在生產應用中發揮了很大的價值，近些年來有許多成功的應用實例。比如在2018-08-22，長沙地鐵3 號線完成了中石油高壓管道遷改工程。在這個項目中，便攜式相貫線切割焊接一體機發揮了不容忽視的重要作用。它在短時間內完成了切割、焊接一系列工業作業，保障了工作效率。此次管道遷改是由中石油西氣東輸管道公司和長沙地鐵共同施工完成的，具體實施操作的難度非常大。這主要是因為長沙地鐵3 號線部分站點與中石油管道發生了重疊交叉的現象，像是螺絲塘區間隧道、星沙文體中心等站點都有類似問題。針對這一情況，如果不及時處理，會給地鐵未來運營埋下安全隱患。此次高壓管道遷改工程總長度為3.68 km，管道直徑為610 mm，壓力為6.3 MPa。鑒于管道的特殊性，需要對該項目進行搶修，爭取在最短的時間內完成，降低對西氣東輸工程的影響。結合高壓管道的數據分析，根據切割焊接技術的要求，需要采用單面焊接的方法，在截斷面的坡口進行切割，保障各個管材的相貫線處結合得更加細致嚴謹，使其更加牢固。該項目由于施工地形復雜、時間緊促，使得施工難度加大。如果采用傳統的相貫線切割技術，不僅施工場地面積無法滿足，工作效率也得不到保障。單純依靠人工力量，很難在短時間內完成大工程量。高強度作業對于操作人員的安全健康也會帶來負面影響。便攜式相貫線切割焊接一體機能夠有效解決空間和時間問題，提高工作效率，減輕操作人員的工作負擔。通過PLC 控制系統實現無線遙控，根據操作過程中遇到的具體情況進行切割焊接參數調節。通過人機界面自動擬合相貫線。對機頭垂直進槍、機頭回轉作出調整和控制，完成橫向和縱向兩方面的持續切割焊接。通過長沙地鐵3 號線中石油高壓管道遷改工程，不難發現便攜式相貫線切割焊接一體機在實際施工過程中發揮了重要價值，它的移動性較強，安裝起來非常方便，從一定程度上說，節約了施工成本。項目完工至今沒有發生任何安全問題，表明其質量達標，有著較大的實用價值。

4 結束語

隨著中國機械加工業的發展，現今人們對于切割焊接技術的要求越來越高，切割焊接質量、生產工作效率以及成本問題，都是人們考慮的重點。為滿足機械加工業的發展，也為滿足人們的需求，便攜式相貫線切割焊接一體機應運而生。它所具備的高效性和便捷性為行業帶來了巨大改變。如今便攜式相貫線切割焊接一體機被應用于建筑、化工、機械工程等各行各業的管道制作安裝過程中。通過分析其設計原理以及在實踐中取得的巨大成效了解到了它的優勢，相信在未來加工業中便攜式相貫線切割焊接一體機一定會發揮更大的價值，為人們的生活帶來更大便利。