自由組裝式焊接工位的創(chuàng)新設計與制作

朵叢 黃新然 胡海蓮

摘要：為焊接人員提供良好的實踐操作平臺，結合不同場地的實際需要進行焊接工位的創(chuàng)新設計與制作。以手工及半自動熔化焊接工位為研究對象，根據(jù)目前各院校焊接實訓基地和培訓機構學習、培訓及焊接大賽需要，選用碳鋼材料加工制造焊接工位，工位可以根據(jù)不同場地和要求進行靈活組裝、拆卸。通過與其他工位的制造和使用效果比較得出，自由組裝式焊接工位創(chuàng)新設計與制作技術優(yōu)勢明顯，具有廣闊的應用前景。

關鍵詞：焊接;工位;隔斷;設備儲柜;自由組裝

中圖分類號：TG43 文獻標志碼：B 文章編號：1001-2303（2020）10-0088-04

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.10.18

0 前言

實訓基地是高職院校辦學的基本條件， 高職院校的發(fā)展必須以實訓基地的建設為支撐[1]。焊接工位是各類專業(yè)院校學生以及焊接從業(yè)人員在學習技術、提升焊接技能過程中必不可少的基礎設施，也是各類焊接制造企業(yè)用于焊接產(chǎn)品工藝實驗和工藝評定不可或缺的裝置。

根據(jù)焊條電弧焊、熔化極氣體保護焊、非熔化極氣體保護焊三種目前運用相對比較廣泛的焊接方法，結合國家規(guī)定的焊工最小作業(yè)面積不低于4 m2的標準，確保相鄰方向的幾個焊接工位在焊接過程中不會相互干涉影響，為焊接操作人員預留足夠活動空間，設備儲柜能夠容納多種焊接設備，圍擋區(qū)域擺放一臺焊件支架，設備儲柜上預留電動工具插座和儲物空間，頂部有安裝通風換氣系吸氣臂支架，隔斷上有固定焊接氣瓶防止傾倒的鎖鏈。自由組裝式焊接工位可以根據(jù)使用需要和場地條件進行規(guī)范靈活調(diào)整、拆卸和組裝。

1 焊接工位現(xiàn)狀

目前，焊接工位操作平臺種類較多，實現(xiàn)的功能有著許多差異，但大體都能夠?qū)崿F(xiàn)管、板幾種焊接位置的焊接功能。傳統(tǒng)老式焊接工位存在一定的問題，如：固定結構、所占空間位置較大、功能單一、質(zhì)量較大、移動不便、價格昂貴、性價比不高等問題，給焊工帶來許多不便捷的因素[2]。實訓基地的主要安全隱患為火災、氣體泄漏、觸電、中毒、燙傷、機械事故等。主要原因是：設備、器械利用率較低，長久不用造成部位故障，如線纜老化破損、氣管老化漏氣;實訓場所通風不良;安全通道不暢通;沒有醒目的安全標識及設備安全操作規(guī)程等，以上這些都可能是造成事故的客觀原因[3]。

目前，部分焊接培訓學校和機構的焊接工位制作簡陋，位置固定，不能靈活移動，內(nèi)部焊接、切割設備及各種電纜線、氣管、連接線暴露于外界，工位內(nèi)的設備完好性難以保證，教學無法規(guī)范管理，學習者自身安全及單位設備財產(chǎn)隱患大，學習者在工位內(nèi)容易受到較多不良因素的影響。焊接工位的設計與制作的優(yōu)劣，如：外形、靈活性、規(guī)范性、安全性、設備完好性、適用性等將直接影響焊件的質(zhì)量和焊接效率。

為此文中結合焊接人員學習培訓特點，尋找一種能規(guī)范、有效地替代傳統(tǒng)焊接工位的自由組裝式焊接工位。

2 創(chuàng)新設計必要性

隨著焊接技術的飛速發(fā)展，對焊接人員知識、技能要求越來越高、越來越全面，培訓及學習場地不符合規(guī)范、安全性較差嚴重制約之后的教學與培訓。對于學習者和教學方來說，由于常常沒有足夠、規(guī)范的焊接工位來滿足全方位的焊接教學，通常只能在固定焊接區(qū)域內(nèi)借助弊端較多、較為簡陋的設施進行培訓和學習，既增加了焊接缺陷發(fā)生的風險，又限制了教學內(nèi)容的拓展，難以在有限的條件下教授給學習者全面的焊接技能。

3 設計思路

（1）新設計的焊接工位需要滿足國家規(guī)定的焊工最小作業(yè)面積不低于4 m2的標準，安全可靠。

（2）焊接工位結構美觀緊湊，穩(wěn)定、牢固，能夠根據(jù)需要靈活進行移動，便于使用時的裝拆。

（3）內(nèi)部設施完善，焊接設備、氣瓶存放空間充足，保證可兩人同時在工位內(nèi)操作。

（4）焊接工位可以滿足于焊條電弧焊、熔化極氣體保護焊、非熔化極氣體保護焊、氣焊四種焊接方法。

綜合以上因素，自由組裝式焊接工位在同類焊接工位中具有較大的發(fā)展和進步空間，焊接工位更具有適用性、靈活性、藝術性、經(jīng)濟性、安全性及人性化的功能性要求，符合國家標準（不低于4 m2），制作成本低，內(nèi)部設施完善，焊接設備、氣瓶、焊件支架空間充足，預留電動工具插座和儲物空間，地鋪12 mm厚度橡膠板保證安全，設備儲柜頂部可以安裝單體式通風換氣系統(tǒng)或者集中式通風換氣系統(tǒng)吸氣臂，配置使用移動式遮弧簾，拆裝方便、快捷。自由組裝式焊接工位能夠滿足目前所有焊接技能競賽、培訓及教學項目開展。

4 焊接工位構造設計

為更加適應社會需求，豐富培訓和學習內(nèi)容，克服教學場地不規(guī)范和不安全的問題，自由組裝式焊接工位必要的場地要求為：①廠房。對廠房適應性好，可根據(jù)廠房地形尺寸進行任意位置的組合。②地面。焊接工位質(zhì)量小，體積適中，方便組裝、拆卸，搬運容易，可安裝于任何樓層，對地面硬度和平整度要求低。③電力系統(tǒng)。焊接工位內(nèi)部預留設備電纜通道，穿線時安全容易，布有兩組三相四線制開關和兩組單項插座，滿足兩套焊接設備同時運行和電動工具用電。④換氣系統(tǒng)。焊接工位設備儲柜上方可以選擇采用單體式通風換氣系統(tǒng)或者安裝集中式通風換氣系統(tǒng)吸氣臂，根據(jù)需要自行確定。

自由組裝式焊接工位結構示意如圖1～圖4所示，包括：焊接、切割設備儲柜，焊接、切割隔板，換氣系統(tǒng)吸氣臂安裝支架等部分。其中焊接、切割設備儲柜部分底板為增加質(zhì)量、提高穩(wěn)定性，采用了厚度4 mm碳鋼板制作，其余箱體、門體采用2 mm碳鋼板制作;隔板框架采用50 mm×50 mm×3 mm方鋼，中間部分采用2 mm碳鋼板折彎制作，安裝時與儲柜螺栓固定;安裝支架根據(jù)外購換氣系統(tǒng)吸氣臂規(guī)格和型號，采用50 mm×50 mm×3 mm方鋼制作，與儲柜螺栓固定。

5 技術要點分析

設備儲柜為獨立部分，通過兩端4顆螺栓與隔板自由組裝、拆卸，多個連接組裝時，隔板被兩個儲柜對夾在中間，提高了隔板的穩(wěn)定性，所有設備儲柜和隔板用前后兩根標準接地導線串聯(lián)起來，用螺栓牢固連接，由最后的端頭總電柜導入大地。儲柜外部四角預留4個30 mm圓孔，主要用做設備氣體管路進口。內(nèi)部頂端左右各預留一個100 mm一次線電纜通道圓孔，孔內(nèi)穿有絕緣管，中間部分絕緣管用U型碳鋼結構件支撐。儲柜尺寸2 000 mm×1 000 mm×1 500 mm（長×寬×高），2 000 mm長的儲柜被內(nèi)部中段隔成1 000 mm的兩個獨立空間，下部分1 000 mm的兩個空間較大，可同時安裝一臺手弧焊機，一臺氣體保護焊機，每個儲柜同時安裝四臺焊機。1 500 mm高度被隔分成兩層，下部高度1 200 mm，上部高度300 mm，上部又繼續(xù)隔分為左右兩個大小相同的獨立空間，右側(cè)裝有設備斷路器開關盒，開關盒有三把獨立開關，周圍裝有絕緣板、護線圈，兩臺焊機各通過一次線與斷路器開關連接，為方便工位內(nèi)使用電動工具，留有兩孔、三孔插座各一個。左側(cè)為儲物箱，可以儲存培訓和學習人員勞動保護用品。儲柜前后共有8道外開門體，每兩道相互扣合，裝有上下同時鎖定的門鎖。同一個工位內(nèi)打開一側(cè)兩道門為設備正面，即此工位使用的設備;另外一側(cè)兩道門為設備背面，是對向工位使用的設備。前后自由開合的門體設計節(jié)約了空間，方便安裝、更換、檢查設備。儲柜前后門體部分各自沖壓多列百葉通風孔，自然空氣從設備背面吸入后由正面排出，空氣對流避免了焊接、切割設備工作中溫度過高而發(fā)生燒損現(xiàn)象。每道門體上、下各裝有一個磁門吸，靠隔板門體打開后為90°，由磁門吸固定在隔板上;另一側(cè)門體打開后為180°，與中間門體重合由磁門吸固定。

儲柜外頂端中部為換氣系統(tǒng)吸氣臂安裝支架，采用50 mm×50 mm×3 mm方鋼制作，支架底部由4顆螺栓與儲柜連接固定，儲柜上開吸氣臂配重60 mm圓孔。

焊接、切割隔板由兩端4顆螺栓與儲柜連接對夾固定，多個連接組裝時，始端隔板又與總電柜連接對夾固定，被儲柜和總電柜對夾在中間，一次電纜進入總電柜后由斷路器開關途徑隔板100 mm電纜通道圓孔進入儲柜后被分配到每一個工位斷路器開關盒。隔板高度1 500 mm，長度5 000 mm，外框架采用50 mm×50 mm×3 mm方鋼，中間部分采用2 mm碳鋼板折彎制作。儲柜與隔板組裝后，前后各自形成了一個安全、規(guī)范獨立的培訓和學習空間[4]。

6 結論

自由組裝式焊接工位的創(chuàng)新設計與制作實現(xiàn)了在一個固定空間內(nèi)可以自由把單個或多個設備儲柜、隔板組裝成國家標準4 m2的焊接作業(yè)面積，在此工位能交替進行焊接和熱切割作業(yè)，從而大大提高了焊接人員技能培訓、學習的全面性。焊接工位相比現(xiàn)有同類焊接工位有較大的發(fā)展與進步，更具有實用性、靈活性、經(jīng)濟性、安全性，也更人性化，可以滿足目前所有焊接和熱切割工作競賽、培訓、學習、職業(yè)資格等級鑒定項目的需求。該焊接工位適用于院校、專業(yè)焊接培訓機構、職業(yè)學校、技能鑒定、焊工技能大賽等場所，在保證培訓質(zhì)量的基礎上，能夠減少焊接準備時間，降低培訓成本，提高練習效率，教學效果明顯[5]。

參考文獻：

[1] 侯勇，楊躍，章友誼，等. 高職焊接專業(yè)實訓基地建設的?探索與實踐[J]. 電焊機，2015，45（5）：218-221.

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[3] 楊起俊，李曉峰，龐遠智. 高職焊接專業(yè)實訓教學安全管?理的探討[J]. 課程教育研究，2016（2）：240-241.

[4] 朵叢，江灝源. 自由組裝式焊接工位平臺[P]. 中國：2016?20317950.1，2016-04-15.

[5] 韓閏勞. 新型多功能焊接工位架在焊接培訓中的應用[J].?金屬加工（熱加工），2019（8）：46-48.