便携式相贯线切割焊接一体机的设计与实际应用

王 丽，龚 君，赵寿宽

（正德职业技术学院，江苏 南京210000）

随着中国机械加工业的发展，一些新技术新设备在工程项目制造安装中大放异彩。如今人们对于切割焊接技术的要求越来越高，在保障质量的前提下，还需要提高生产工作效率。为满足机械加工业的发展，也为满足人们的需求，便携式相贯线切割焊接一体机应运而生。对比传统的相贯线切割机，便携式一体机更加便捷，同时因为体积较小，不用准备专门的厂房，节约了成本。便携式相贯线切割焊接一体机因其高效性和便捷性，现今被广泛应用于建筑、化工、机械工程等各行各业的管道制作安装过程中。要想更好地应用便携式相贯线切割焊接一体机，将设备推广开来提高各行各业的工作效率，就需要掌握和了解其设计原理，结合实际情况，提出有效的应用策略，才能提高生产效率，推动行业技术的进步与发展。

1 便携式相贯线切割焊接一体机的内涵与优势

1.1 便携式相贯线切割焊接一体机的内涵

便携式相贯线切割焊接一体机是一种可以自动完成对金属方形管、圆形管、异型管的相贯线端头、管道弯头或者是相贯线孔类进行切割焊接的设备。该设备广泛应用于机械工程、建筑、化工等各行各业的管道制作安装过程中。它能够实现在管材上开孔、切割、焊接等一些列操作，同时还能在截断面的坡口进行切割，这样能够使得各个管材的相贯线处结合得更加细致严谨，使其更加美观和牢固，符合现代人对于切割焊接技术的高要求、高标准。随着科技的发展，如今人们对于切割焊接技术的要求越来越高，不仅质量要有保障，在提高工作效率的同时还需要节约成本。便携式相贯线切割焊接一体机的未来发展趋势必然要符合加工业的发展和人们的需求。

1.2 便携式相贯线切割焊接一体机的优势

在压力容器、石油管道等项目的制造安装过程中人们会发现管道结构是非常多样化的。有圆形管、方形管、矩形管甚至是异性管，传统的相贯线切割机在面对这一问题时，往往缺乏灵活度，切割的角度较为单一，操作难度加大，性能变差，容易影响最终的切割焊接效果。便携式相贯线切割焊接一体机相较于传统的相贯线切割机有着非常明显的优势。首先它解决了设备移动困难的问题，不需要专门配备生产厂房，这就大大提高了生产工作效率。对于使用场地的要求降低，就使得它更适应那些地理位置较差、空间较小的环境。便携式相贯线切割焊接一体机的移动性较强，安装起来非常方便，从一定程度上说，节约了使用成本。与传统相贯线切割机相比，它加大了切割的宽度和界面，设备刚性增强，针对一些材质较硬的管道更有优势。同时它还将焊接技术合理地融入进去，降低了成本，提高了生产效率，操作难度降低，使用更加便捷灵活。便携式相贯线切割焊接一体机的优势，让人们发现了机械加工业的新方向，在掌握了它的设计和应用原理后，一定会为生产加工行业注入新的生命力。

2 便携式相贯线切割焊接一体机的设计

2.1 机械结构设计

便携式相贯线切割焊接一体机的机械结构设计是在掌握相贯线数学模型的基础上展开的，整体机构主要由旋转电机、支撑卡爪、便携式手柄、垂直量调节、水平量调节、焊枪夹持器等构成。首先将支撑卡爪置于平缓的地面，枪头姿态调整及摆动电机要去支撑卡爪处于同一水平面，保障设备的稳定性。结构设计中需注意水平量调节与垂直量调节的灵活性，保障设备在使用过程中操作精准。除此之外在机械结构的设计中还需要注意材料的选择，材料整体质量不能过重，最好控制在15～20 kg 之间，确保在使用时能够单手操作拎起设备，移动灵活携带便利，同时不需要大量的安装时间，充分体现其“便携式”。值得注意的是，在机械节后设计过程中，要在控制设备重量的前提下，保障设备的刚性。在进行管道切割焊接时有力度、有速度，对于一些材质坚硬的管道也能进行很好的处理。针对以上设计考量，便携式相贯线切割焊接一体机最好选用铝合金材料，在保障设备刚性的前提下，控制设备质量，便于日后的操作和携带。

2.2 控制方案设计

控制方案的设计是便携式相贯线切割焊接一体机设计重点，也是它区别于传统相贯线切割机的亮点之一。系统的选择上以PLC 为控制核心。它是在传统顺序控制器的基础上加入了自动控制技术和计算机控制技术等，相较于传统的人为控制，PLC 控制系统通过计算机对数据进行分析，使其结果更具有科学性和准确性，提高了生产效率和质量。通过PLC 控制系统实现无线遥控，能够根据操作过程中遇到的具体情况进行切割焊接、参数调节。通过人机界面，自动拟合相贯线，比人为的拟合更加精准。PLC 控制系统操控升降轴，自动调节垂直位置，水平轴自动调节水平位置，在减少人工工作量的同时，还能更具科学性和高效性，确保最终结果的准确性。此外控制系统还能对机头垂直进枪、机头回转作出调整和控制，完成横向和纵向两方面的持续切割焊接。除此之外，PLC 控制系统还有一个核心优势，在设备实际操作中，各移动轴能够根据管道或材料的实际情况进行轻微的自动调节，在不影响焊接切割的前提下，使各个管材的相贯线处结合得更加细致严谨，使其更加美观和牢固。在管材的切割上，切割方式有很多种，比如火焰切割、水下等离子切割、等离子切割等，针对不同的材料选择不同的切割方式。根据所设计的控制方案，此便携式相贯线切割焊接一体机更适合火焰切割。在实际操作中，只需要修改控制系统中的焊接参数，更换焊枪或切割枪，即可快速完成切割焊接，操作过程非常灵活且便捷。

3 便携式相贯线切割焊接一体机应用实例

便携式相贯线切割焊接一体机在生产应用中发挥了很大的价值，近些年来有许多成功的应用实例。比如在2018-08-22，长沙地铁3 号线完成了中石油高压管道迁改工程。在这个项目中，便携式相贯线切割焊接一体机发挥了不容忽视的重要作用。它在短时间内完成了切割、焊接一系列工业作业，保障了工作效率。此次管道迁改是由中石油西气东输管道公司和长沙地铁共同施工完成的，具体实施操作的难度非常大。这主要是因为长沙地铁3 号线部分站点与中石油管道发生了重叠交叉的现象，像是螺丝塘区间隧道、星沙文体中心等站点都有类似问题。针对这一情况，如果不及时处理，会给地铁未来运营埋下安全隐患。此次高压管道迁改工程总长度为3.68 km，管道直径为610 mm，压力为6.3 MPa。鉴于管道的特殊性，需要对该项目进行抢修，争取在最短的时间内完成，降低对西气东输工程的影响。结合高压管道的数据分析，根据切割焊接技术的要求，需要采用单面焊接的方法，在截断面的坡口进行切割，保障各个管材的相贯线处结合得更加细致严谨，使其更加牢固。该项目由于施工地形复杂、时间紧促，使得施工难度加大。如果采用传统的相贯线切割技术，不仅施工场地面积无法满足，工作效率也得不到保障。单纯依靠人工力量，很难在短时间内完成大工程量。高强度作业对于操作人员的安全健康也会带来负面影响。便携式相贯线切割焊接一体机能够有效解决空间和时间问题，提高工作效率，减轻操作人员的工作负担。通过PLC 控制系统实现无线遥控，根据操作过程中遇到的具体情况进行切割焊接参数调节。通过人机界面自动拟合相贯线。对机头垂直进枪、机头回转作出调整和控制，完成横向和纵向两方面的持续切割焊接。通过长沙地铁3 号线中石油高压管道迁改工程，不难发现便携式相贯线切割焊接一体机在实际施工过程中发挥了重要价值，它的移动性较强，安装起来非常方便，从一定程度上说，节约了施工成本。项目完工至今没有发生任何安全问题，表明其质量达标，有着较大的实用价值。

4 结束语

随着中国机械加工业的发展，现今人们对于切割焊接技术的要求越来越高，切割焊接质量、生产工作效率以及成本问题，都是人们考虑的重点。为满足机械加工业的发展，也为满足人们的需求，便携式相贯线切割焊接一体机应运而生。它所具备的高效性和便捷性为行业带来了巨大改变。如今便携式相贯线切割焊接一体机被应用于建筑、化工、机械工程等各行各业的管道制作安装过程中。通过分析其设计原理以及在实践中取得的巨大成效了解到了它的优势，相信在未来加工业中便携式相贯线切割焊接一体机一定会发挥更大的价值，为人们的生活带来更大便利。