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(jié)合不同場地的實際需要進(jìn)行焊接工位的創(chuàng)新設(shè)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(xùn)基地和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)、培訓(xùn)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(jìn)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(shè)計與制作技術(shù)優(yōu)勢明顯，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：焊接;工位;隔斷;設(shè)備儲柜;自由組裝

中圖分類號：TG43 文獻(xiàn)標(biāo)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(xùn)基地是高職院校辦學(xué)的基本條件， 高職院校的發(fā)展必須以實訓(xùn)基地的建設(shè)為支撐[1]。焊接工位是各類專業(yè)院校學(xué)生以及焊接從業(yè)人員在學(xué)習(xí)技術(shù)、提升焊接技能過程中必不可少的基礎(chǔ)設(shè)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(hù)焊、非熔化極氣體保護(hù)焊三種目前運(yùn)用相對比較廣泛的焊接方法，結(jié)合國家規(guī)定的焊工最小作業(yè)面積不低于4 m2的標(biāo)準(zhǔn)，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(yù)留足夠活動空間，設(shè)備儲柜能夠容納多種焊接設(shè)備，圍擋區(qū)域擺放一臺焊件支架，設(shè)備儲柜上預(yù)留電動工具插座和儲物空間，頂部有安裝通風(fēng)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(jìn)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(jié)構(gòu)、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(xùn)基地的主要安全隱患為火災(zāi)、氣體泄漏、觸電、中毒、燙傷、機(jī)械事故等。主要原因是：設(shè)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(xùn)場所通風(fēng)不良;安全通道不暢通;沒有醒目的安全標(biāo)識及設(shè)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(xùn)學(xué)校和機(jī)構(gòu)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(shè)備及各種電纜線、氣管、連接線暴露于外界，工位內(nèi)的設(shè)備完好性難以保證，教學(xué)無法規(guī)范管理，學(xué)習(xí)者自身安全及單位設(shè)備財產(chǎn)隱患大，學(xué)習(xí)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(shè)計與制作的優(yōu)劣，如：外形、靈活性、規(guī)范性、安全性、設(shè)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(jié)合焊接人員學(xué)習(xí)培訓(xùn)特點(diǎn)，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(shè)計必要性

隨著焊接技術(shù)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(xùn)及學(xué)習(xí)場地不符合規(guī)范、安全性較差嚴(yán)重制約之后的教學(xué)與培訓(xùn)。對于學(xué)習(xí)者和教學(xué)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(xué)，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(shè)施進(jìn)行培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，既增加了焊接缺陷發(fā)生的風(fēng)險，又限制了教學(xué)內(nèi)容的拓展，難以在有限的條件下教授給學(xué)習(xí)者全面的焊接技能。

3 設(shè)計思路

（1）新設(shè)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(biāo)準(zhǔn)，安全可靠。

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

（3）內(nèi)部設(shè)施完善，焊接設(shè)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(hù)焊、非熔化極氣體保護(hù)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(jìn)步空間，焊接工位更具有適用性、靈活性、藝術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、安全性及人性化的功能性要求，符合國家標(biāo)準(zhǔn)（不低于4 m2），制作成本低，內(nèi)部設(shè)施完善，焊接設(shè)備、氣瓶、焊件支架空間充足，預(yù)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(shè)備儲柜頂部可以安裝單體式通風(fēng)換氣系統(tǒng)或者集中式通風(fēng)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(xùn)及教學(xué)項目開展。

4 焊接工位構(gòu)造設(shè)計

為更加適應(yīng)社會需求，豐富培訓(xùn)和學(xué)習(xí)內(nèi)容，克服教學(xué)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(yīng)性好，可根據(jù)廠房地形尺寸進(jìn)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(yùn)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(yù)留設(shè)備電纜通道，穿線時安全容易，布有兩組三相四線制開關(guān)和兩組單項插座，滿足兩套焊接設(shè)備同時運(yùn)行和電動工具用電。④換氣系統(tǒng)。焊接工位設(shè)備儲柜上方可以選擇采用單體式通風(fēng)換氣系統(tǒng)或者安裝集中式通風(fēng)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(jié)構(gòu)示意如圖1～圖4所示，包括：焊接、切割設(shè)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(shè)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(shù)要點(diǎn)分析

設(shè)備儲柜為獨(dú)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(shè)備儲柜和隔板用前后兩根標(biāo)準(zhǔn)接地導(dǎo)線串聯(lián)起來，用螺栓牢固連接，由最后的端頭總電柜導(dǎo)入大地。儲柜外部四角預(yù)留4個30 mm圓孔，主要用做設(shè)備氣體管路進(jìn)口。內(nèi)部頂端左右各預(yù)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(jié)構(gòu)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(dú)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(jī)，一臺氣體保護(hù)焊機(jī)，每個儲柜同時安裝四臺焊機(jī)。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(dú)立空間，右側(cè)裝有設(shè)備斷路器開關(guān)盒，開關(guān)盒有三把獨(dú)立開關(guān)，周圍裝有絕緣板、護(hù)線圈，兩臺焊機(jī)各通過一次線與斷路器開關(guān)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(xùn)和學(xué)習(xí)人員勞動保護(hù)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(shè)備正面，即此工位使用的設(shè)備;另外一側(cè)兩道門為設(shè)備背面，是對向工位使用的設(shè)備。前后自由開合的門體設(shè)計節(jié)約了空間，方便安裝、更換、檢查設(shè)備。儲柜前后門體部分各自沖壓多列百葉通風(fēng)孔，自然空氣從設(shè)備背面吸入后由正面排出，空氣對流避免了焊接、切割設(shè)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(jìn)入總電柜后由斷路器開關(guān)途徑隔板100 mm電纜通道圓孔進(jìn)入儲柜后被分配到每一個工位斷路器開關(guān)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(dú)立的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)空間[4]。

6 結(jié)論

自由組裝式焊接工位的創(chuàng)新設(shè)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(shè)備儲柜、隔板組裝成國家標(biāo)準(zhǔn)4 m2的焊接作業(yè)面積，在此工位能交替進(jìn)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(xùn)、學(xué)習(xí)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(jìn)步，更具有實用性、靈活性、經(jīng)濟(jì)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(xùn)、學(xué)習(xí)、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(xùn)機(jī)構(gòu)、職業(yè)學(xué)校、技能鑒定、焊工技能大賽等場所，在保證培訓(xùn)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，能夠減少焊接準(zhǔn)備時間，降低培訓(xùn)成本，提高練習(xí)效率，教學(xué)效果明顯[5]。

參考文獻(xiàn)：

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

[2] 吳犇，朱斌海，張昭. 新型組合式焊接工位設(shè)計與制作[J].?民營科技，2017（11）：25.

[3] 楊起俊，李曉峰，龐遠(yuǎn)智. 高職焊接專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)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(xùn)中的應(yīng)用[J].?金屬加工（熱加工），2019（8）：46-48.