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摘要： 通过对现有氩弧焊机冷却系统供水方式改造，加装简易外置水冷集成装置，解决了常规气体保护焊设备长时间、大电流焊接时，冷却效果不足及机动性较差等问题，不仅可满足各类特殊焊接作业环境下的作业需求，同时可实现冷却系统的自循环和冷却介质参数的手动调节，确保焊接作业的连续性和稳定的焊接质量。
关键词： 氩弧焊机 冷却系统 循环装置 机动性 稳定性
【分类号】：TG333.2
1 前言
氩弧焊是以氩气作为保护气体的一种气体保护电弧焊方法，几乎所有的金属材料都可以进行氩弧焊接，特别适宜焊接化学性质活泼的金属及其合金，目前主要用于焊接有色金属及其合金、低合金钢、不锈钢、耐热钢等。
手工钨极氩弧焊设备主要由焊接电源、焊枪、供气系统（冷却系统）和控制系统组成。氩弧焊枪大体可分为两类：一类是气冷式，主要用于小电流（低于100A）焊接使用，这类焊枪不带水冷系统；另一类是水冷式，这类焊枪由于带水冷系统，主要供焊接电流大于100A时使用。水冷系统主要用来冷却焊枪、钨极和焊接电缆。
我单位自2008年组建成立起，主要承担本公司主体产线及设备的维护工作，从成本经济方面和焊接维修多样性考虑，氩弧焊接设备主要配置为WS型和WSE型手工电弧焊和氩弧焊两用焊机。此类水冷式氩弧焊机，基本采用外部冷卻水源供给方式，为了保证冷却水可靠接通并有一定压力后启动焊接设备，通常在氩弧焊机中设有保护装置——水压开关SW。这种配置方式对外接水源仅有水压保护启动功能的限制，没有标配装置用于水冷系统的外部保障。
2 现状分析
我单位在氩弧焊维修工作中，在小电流范围内，基本采用外部空冷和暂停作业的方式，使焊机和焊枪降温；在大电流或长时间状况下，通常采用外网水源进行进水供应，冷却回水自然外排（简易回收）的冷却方式（如图1所示）。
此种方式在实际工作中，经常出现如下问题：
1）由于外部管网压力水压不稳定、水量不足或断流的状况，设备系统冷却效果不足，造成焊机发热、焊枪或钨极烧损问题的发生。
2）无法有效满足焊接的长时间操作，造成焊接作业的不连续性，不能保证焊接效率和稳定的焊接质量。
3）在高空、野外及温差较大的特殊环境作业时，供水来源、供水环境、供水压力、供水流量、供水温度等存在较多的不确定性，特别是在供水线路较长、无合适的水源供应点及机动性作业的状况下，在保障正常的冷却供水及满足设备冷却需求方面，使现场作业的组织和稳定焊接的实施受到了一定限制。
4）冷却后的回水直接或间接外排、冷却水压力和流量不能有效的人为控制和合理控制，造成水资源的直接和间接浪费及影响现场环境等弊端。
3 改造方案
目前市场上供应的氩弧焊机的标准配置中，无氩弧焊机外部冷却装置，基本为单独设备进行额外配备。鉴于冷却装置没有统一的设计标准，性能和参数各不相同；同时市场价格较高、体型较大且重量基本不小于20Kg、现场作业机动性较差，无法有效满足冶金企业现场维护的各类实际需求的状况。我们从设备的实用性、通用性和节约成本角度，针对现场实际经常出现的问题，参照相关设备冷却原理，对现有氩弧焊机设备进行了相关改造，设计并配置了同体式外部循环冷却装置，实现了水冷系统的外部保障和冷却水的循环利用。
外部循环冷却装置结构及原理：
1）在氩弧焊机顶面的上部增设一个冷却循环水箱，水箱采用?3.0mm低碳钢板焊接制作，内壁进行防锈处理，与焊机顶部的支撑框架进行可拆卸螺栓连接。冷却水箱的进水管通过空浴式换热器与焊机冷却水的出水口相连；焊机冷却水的进水口通过管路与冷却水箱的循环过滤装置相连（如图2所示）。
2）在水箱顶部集成配置的循环过滤装置，由依次连接在一起的过滤器、自吸式循环泵、水压联锁保护器以及流量调节阀构成（如图3所示）。
3）自吸式循环泵将冷却循环水箱加压，替代外供水源实现冷却水带压并进行闭路循环。自吸式循环泵前设置过滤器，作用在于保持冷却水水路畅通和水泵的正常运行。
4）冷却水管路上配置水压联锁保护器，作用在于对水压过低和断流状况，进行联锁保护和声光报警。
5）通过流量调节阀，能够根据实际冷却需求，对冷却水流量随时灵活的进行自动调节和手工调节。
4 冷却装置的应用特点
1）可在户外（包括野外）、高空、远跨距多点流动作业等多种环境下，进行全天候作业。尤其，在循环水中加注适量的防冻液或冷却媒后，较好的满足了本企业处于北方寒冷地区，对季节性作业的特殊需求，以及高温现场焊接设备的冷却需求。
2）由于采用元部件集成优化配置，相对其它专门独立冷却设备，体积较小、重量较轻，运输较为便利，大大增强了作业的机动性。
3）冷却水系统水流压力及流量，可根据使用状况，实现现场的时时调节，确保施焊作业能够连续进行，焊接质量保持稳定；同时增加了流量保护功能和报警功能，可防止冷却装置在非正常工作状况下，出现焊机机体和电缆过热问题、焊枪及钨极烧损问题。
4）整体冷却水系统形成了一个自循环系统，实现了水资源的合理利用；同时解决了一些狭窄空间场合，冷却回水无合适外排点或禁止外排的局限。
5）整个装置集成成本低，而且便于操作。此外，通过适当的改装，可进一步实现维修车间或生产现场，多台小型氩弧焊机的集中冷却作业。
5 结论
改装后的氩弧焊机冷却系统装置，自2010年3月进行现场试用以来，效果良好。目前八钢公司能源中心制氧分厂、热电分厂等有色金属工艺设备及管道较多的生产区域，已在设备安装及检修维护的氩弧焊作业中，进行了广泛的应用。同时，该冷却装置对其它常规气体保护焊机冷却系统的配置，具有一定的借鉴意义和运用价值。
参考文献：
1、《有色焊接设备维护》第一版 陈汇龙主编，北京：化学工业出版社，2006.6 ISBN 7-5025-5678-1。
2、《工业氩弧焊接工艺基础》邢国清主编，北京：电力出版社，2003 ISBN 7-5083-2096-0。
3、《气体保护焊工艺和设备》王震澄主编，北京：国防工业出版社，2008年。
关键词： 氩弧焊机 冷却系统 循环装置 机动性 稳定性
【分类号】：TG333.2
1 前言
氩弧焊是以氩气作为保护气体的一种气体保护电弧焊方法，几乎所有的金属材料都可以进行氩弧焊接，特别适宜焊接化学性质活泼的金属及其合金，目前主要用于焊接有色金属及其合金、低合金钢、不锈钢、耐热钢等。
手工钨极氩弧焊设备主要由焊接电源、焊枪、供气系统（冷却系统）和控制系统组成。氩弧焊枪大体可分为两类：一类是气冷式，主要用于小电流（低于100A）焊接使用，这类焊枪不带水冷系统；另一类是水冷式，这类焊枪由于带水冷系统，主要供焊接电流大于100A时使用。水冷系统主要用来冷却焊枪、钨极和焊接电缆。
我单位自2008年组建成立起，主要承担本公司主体产线及设备的维护工作，从成本经济方面和焊接维修多样性考虑，氩弧焊接设备主要配置为WS型和WSE型手工电弧焊和氩弧焊两用焊机。此类水冷式氩弧焊机，基本采用外部冷卻水源供给方式，为了保证冷却水可靠接通并有一定压力后启动焊接设备，通常在氩弧焊机中设有保护装置——水压开关SW。这种配置方式对外接水源仅有水压保护启动功能的限制，没有标配装置用于水冷系统的外部保障。
2 现状分析
我单位在氩弧焊维修工作中，在小电流范围内，基本采用外部空冷和暂停作业的方式，使焊机和焊枪降温；在大电流或长时间状况下，通常采用外网水源进行进水供应，冷却回水自然外排（简易回收）的冷却方式（如图1所示）。
此种方式在实际工作中，经常出现如下问题：
1）由于外部管网压力水压不稳定、水量不足或断流的状况，设备系统冷却效果不足，造成焊机发热、焊枪或钨极烧损问题的发生。
2）无法有效满足焊接的长时间操作，造成焊接作业的不连续性，不能保证焊接效率和稳定的焊接质量。
3）在高空、野外及温差较大的特殊环境作业时，供水来源、供水环境、供水压力、供水流量、供水温度等存在较多的不确定性，特别是在供水线路较长、无合适的水源供应点及机动性作业的状况下，在保障正常的冷却供水及满足设备冷却需求方面，使现场作业的组织和稳定焊接的实施受到了一定限制。
4）冷却后的回水直接或间接外排、冷却水压力和流量不能有效的人为控制和合理控制，造成水资源的直接和间接浪费及影响现场环境等弊端。
3 改造方案
目前市场上供应的氩弧焊机的标准配置中，无氩弧焊机外部冷却装置，基本为单独设备进行额外配备。鉴于冷却装置没有统一的设计标准，性能和参数各不相同；同时市场价格较高、体型较大且重量基本不小于20Kg、现场作业机动性较差，无法有效满足冶金企业现场维护的各类实际需求的状况。我们从设备的实用性、通用性和节约成本角度，针对现场实际经常出现的问题，参照相关设备冷却原理，对现有氩弧焊机设备进行了相关改造，设计并配置了同体式外部循环冷却装置，实现了水冷系统的外部保障和冷却水的循环利用。
外部循环冷却装置结构及原理：
1）在氩弧焊机顶面的上部增设一个冷却循环水箱，水箱采用?3.0mm低碳钢板焊接制作，内壁进行防锈处理，与焊机顶部的支撑框架进行可拆卸螺栓连接。冷却水箱的进水管通过空浴式换热器与焊机冷却水的出水口相连；焊机冷却水的进水口通过管路与冷却水箱的循环过滤装置相连（如图2所示）。
2）在水箱顶部集成配置的循环过滤装置，由依次连接在一起的过滤器、自吸式循环泵、水压联锁保护器以及流量调节阀构成（如图3所示）。
3）自吸式循环泵将冷却循环水箱加压，替代外供水源实现冷却水带压并进行闭路循环。自吸式循环泵前设置过滤器，作用在于保持冷却水水路畅通和水泵的正常运行。
4）冷却水管路上配置水压联锁保护器，作用在于对水压过低和断流状况，进行联锁保护和声光报警。
5）通过流量调节阀，能够根据实际冷却需求，对冷却水流量随时灵活的进行自动调节和手工调节。
4 冷却装置的应用特点
1）可在户外（包括野外）、高空、远跨距多点流动作业等多种环境下，进行全天候作业。尤其，在循环水中加注适量的防冻液或冷却媒后，较好的满足了本企业处于北方寒冷地区，对季节性作业的特殊需求，以及高温现场焊接设备的冷却需求。
2）由于采用元部件集成优化配置，相对其它专门独立冷却设备，体积较小、重量较轻，运输较为便利，大大增强了作业的机动性。
3）冷却水系统水流压力及流量，可根据使用状况，实现现场的时时调节，确保施焊作业能够连续进行，焊接质量保持稳定；同时增加了流量保护功能和报警功能，可防止冷却装置在非正常工作状况下，出现焊机机体和电缆过热问题、焊枪及钨极烧损问题。
4）整体冷却水系统形成了一个自循环系统，实现了水资源的合理利用；同时解决了一些狭窄空间场合，冷却回水无合适外排点或禁止外排的局限。
5）整个装置集成成本低，而且便于操作。此外，通过适当的改装，可进一步实现维修车间或生产现场，多台小型氩弧焊机的集中冷却作业。
5 结论
改装后的氩弧焊机冷却系统装置，自2010年3月进行现场试用以来，效果良好。目前八钢公司能源中心制氧分厂、热电分厂等有色金属工艺设备及管道较多的生产区域，已在设备安装及检修维护的氩弧焊作业中，进行了广泛的应用。同时，该冷却装置对其它常规气体保护焊机冷却系统的配置，具有一定的借鉴意义和运用价值。
参考文献：
1、《有色焊接设备维护》第一版 陈汇龙主编，北京：化学工业出版社，2006.6 ISBN 7-5025-5678-1。
2、《工业氩弧焊接工艺基础》邢国清主编，北京：电力出版社，2003 ISBN 7-5083-2096-0。
3、《气体保护焊工艺和设备》王震澄主编，北京：国防工业出版社，2008年。