自动小口径管件坡口气割机在焊接培训中的应用

刘智 毛静丽 王虎 张井仁 刘华伟

1. 概述

在焊工焊条电弧焊和氩电联焊等焊接技能操作培训中，V形坡口φ 325mm以下小口径管件消耗量大，培训过程需要对焊接试件利用气割重复加工坡口。用手工气割或手摇式气割机进行焊件坡口加工时，不仅加工速度慢，在加工过程中易出现由于人工操作失误造成管件转动不连续、不平稳、转动中断等问题，造成坡口过度氧化、管件坡口表面不平整以及出现沟槽，影响切割和坡口加工质量，从而导致延误加工时间甚至需要返工。坡口加工过程很大程度占用了培训学员的培训时间，影响了培训效果。因此针对这种培训过程中出现的情况，为了保证小口径管件坡口的气割加工精度和速度，研发制作了自动小口径管件坡口气割机。

2. 设计原理

自动小口径管件坡口气割机由电动机、调速装置、气割转胎、气路和气焊割嘴等部分组成，结构如图1所示。

自动小口径管件坡口气割机是利用变频调速器控制转动速度，带动转胎上的被加工管件旋转，通过可调节角度和位置的气割枪，对管件进行坡口加工，获得符合培训要求精度的坡口。它是一台集管件切割和坡口加工于一体的自动气割装置，电动机是该装置的动力源，通过变频调速器进行第一次降速，再通过行星摆线针轮减速机进行第二次降速，通过蜗轮蜗杆减速机进行第三次降速。三级减速，是设计制作的核心理念，最终得到气割所需要稳定的、最佳的速度。

图1 自动小口径管件坡口气割机结构

3. 自动小口径管件坡口气割机的特点

焊接技能培训用的坡口加工经历了手工气割、机床机加工、半自动气割，到目前的自动小口径管件坡口气割机自动加工。自动加工坡口尺寸精度接近机床机加工，加工效率比前几种方法明显提升。自动小口径管件坡口气割机现场应用如图2所示。

自动小口径管件坡口气割机通过可调节不同角度和位置的割枪气割，实现加工不同长度和坡口角度的管件，得到培训所需要的带坡口管件。该装置的加工速度比手摇半自动气割机提高了近30%工效，同时焊接试件坡口质量更高。图3是两种方法加工坡口的质量对比，半自动加工的坡口表面明显有人为因素造成的凹槽，二者坡口表面平整度差异较大。

图 2

图3 两种方法加工坡口的质量对比

自动小口径管件坡口气割机的研制，有效保证了焊工焊接技能操作的培训时间，很大程度提高了焊工技能操作培训质量。同时焊接试件的坡口尺寸精度提高，焊接试件也能更充分的利用，为单位节约了管件坡口加工的费用，降低了培训成本。

4. 自动小口径管件坡口气割机的优点

自动小口径管件坡口气割机的优点如下：

第一，自动小口径管件坡口气割机实现管件切割、坡口加工一次完成，合二为一，减少了加工工序，节约了焊接培训用管件坡口加工时间，降低了管材的损耗。

第二，实现加工过程自动化，降低了工人的劳动强度，减少了人为因素对坡口质量的影响；自动加工过程连续、稳定，提升了坡口加工尺寸精度，减少了坡口打磨工作量。

第三，实现“一键式”操作控制坡口加工过程，通过变频调速器的旋转按钮调节频率来实现转速的调节，得到不同管径、不同壁厚的管件气割所需的最理想线速度。

第四，装置各部件组装紧密、集成化程度高，结实耐用，可实现不同施工场所使用。

5. 推广应用情况

2014年我公司的主体工种焊接技能培训、焊工技能鉴定、技师鉴定前培训以及特种设备作业人员证考试均采用该装置完成坡口加工制备，至今一直在我们培训中心使用，应用效果良好。仅一年它为我们培训中心节约培训费用达几十万元。

2014年获中石油管道局“五小成果”奖和管道局第六工程公司技术革新二等奖。2014年10月获中国安装协会焊接专业委员会焊接创新项目奖。

6. 结语

自动小口径管件坡口气割机由于坡口加工质量高，加工速度快，对保证焊工培训效果起到很大促进作用，同时在业内具有一定的推广价值。